HJÄRT-KÄRLSYSTEM: FYSIOLOGI, ORGANFUNKTIONER, HISTOLOGI - ANATOMI OCH FYSIOLOGI

Det kardiovaskulära systemet är en komplex uppsättning av blodkärl som transporterar ämnen mellan celler och blod, och mellan blod och miljön. Dess komponenter är hjärtat, blodkärlen och blod.

Det kardiovaskulära systemets funktioner är: 1) distribuerar syre och näringsämnen till kroppens vävnader; 2) transportera koldioxid och metaboliska avfallsprodukter från vävnader till lungorna och utsöndringsorganen; 3) bidra till immunsystemets funktion och termoregulering.

Källa: Edoarado

Hjärtat fungerar som två pumpar, en för lungcirkulationen och en för den systemiska. Båda cirkulationerna kräver att kammaren i hjärtat samlas på ett ordnat sätt och flyttar blodet i en riktning.

Lungcirkulation är blodflödet mellan lungorna och hjärtat. Det möjliggör utbyte av blodgaser och lungalveoler. Systemisk cirkulation är blodflödet mellan hjärtat och resten av kroppen, exklusive lungorna. Det involverar blodkärlen i och utanför organen.

Studien av medfödda hjärtsjukdomar har möjliggjort stora framsteg i förståelsen av hjärtans anatomi hos nyfödda och vuxna, och av generna eller kromosomerna som är involverade i medfödda defekter.

Ett stort antal hjärtsjukdomar som förvärvats under livet beror på faktorer som ålder, kön eller familjehistoria. En hälsosam kost, fysisk träning och mediciner kan förebygga eller kontrollera dessa sjukdomar.

Tillförlitlig diagnos av sjukdomar i cirkulationssystemet har möjliggjorts genom tekniska framsteg inom avbildning. På liknande sätt har framstegen inom kirurgi gjort det möjligt att åtgärda de flesta medfödda defekter, och många icke-medfödda sjukdomar.

Anatomi och hjärns histologi

kameror

Hjärtat har en funktionellt olika vänster och höger sida. Varje sida av delas upp i två kamrar, en övre kallas förmaket och en nedre kallas ventrikeln. Båda kamrarna består huvudsakligen av en speciell muskeltyp som kallas hjärtat.

Förmakarna, eller de övre kamrarna, är separerade av det mellanliggande septumet. Ventriklarna, eller de nedre kamrarna, separeras av det interventrikulära septumet. Vägget i det högra atriumet är tunt. Tre vener släpper ut blod i dess inre: den överlägsna och underlägsen vena cava och den kranskärlssinus. Detta blod kommer från kroppen.

Delar av hjärtat. Källa: Diagram_of_the_human_heart_ (beskuren) _pt.svg: Rhcastilhosderivativt arbete: Ortisa

Den vänstra atriumväggen är tre gånger tjockare än den högra. Fyra lungår släpper ut syresatt blod i vänster atrium. Detta blod kommer från lungorna.

Ventriklarnas väggar, särskilt den vänstra, är mycket tjockare än förmakarna. Lungartären börjar från den högra ventrikeln, som leder blodet till lungorna. Den vänstra kammaren lämnar aorta, som leder blod till resten av kroppen.

Den inre ytan av ventriklarna är ribbade, med buntar och muskelband, kallad trabeculae carneae. Papillärmusklerna skjuter ut i kammarens kavitet.

ventiler

Varje öppning av ventriklarna skyddas av en ventil som förhindrar återflödet av blod. Det finns två typer av ventiler: atrioventrikulär (mitral och tricuspid) och semilunar (lung- och aorta).

Mitralventilen, som är bicuspid, ansluter vänster atrium (atrium) med ventrikeln på samma sida. Tricuspid-ventilen ansluter höger atrium (atrium) med ventrikeln på samma sida.

Cusps är bladformade veck av endokardiet (ett membran förstärkt med fibrös bindväv). Cusps och papillarmusklerna i de atrioventrikulära ventilerna sammanfogas av strukturer, kallade chordae tendinae, i form av tunna snören.

Semilunarventiler är fickformade strukturer. Lungventilen, som består av två broschyrer, förbinder den högra ventrikeln med lungartären. Aortaklaffen, som består av tre broschyrer, förbinder den vänstra kammaren med aorta.

Ett band av fibrös bindväv (annulus fibrosus), som separerar förmakarna från ventriklarna, ger ytor för muskelfästning och ventilinsättning.

Vägg

Hjärtans vägg består av fyra lager: endokardium (inre lager), myokardium (inre mittersta skikt), epikardium (yttre mittlager) och perikardium (yttre lager).

Endokardiet är ett tunt lager av celler som liknar endotelet i blodkärlen. Myokardiet innehåller hjärtens sammandragna element.

Myokardiet består av muskelceller. Var och en av dessa celler har myofibriller som bildar kontraktila enheter som kallas sarkomerer. Varje sarkomerer har aktinfilament som sträcker sig från motsatta linjer och är organiserade runt tjocka myosinfilament.

Epikardiet är ett lager av mesotelceller som penetreras av kranskärl som leder till myokardiet. Dessa kärl levererar arteriellt blod till hjärtat.

Perikardiet är ett löst lager av epitelceller som vilar på bindväv. Det bildar en membranös säck i vilken hjärtat är hängande. Den är fäst nedanför membranet, på sidorna till lungen och framför bröstbenet.

Histologi för kärlsystemet

De stora blodkärlen delar en treskiktad struktur, nämligen: tunica intima, tunica media och tunica adventitia.

Tunica intima, som är det innersta skiktet, är en monolager av endotelceller täckta av elastisk vävnad. Detta skikt kontrollerar vaskulär permeabilitet, vasokonstriktion, angiogenes och reglerar koagulering.

Tunikaintima i armarna och benen har ventiler som förhindrar återflödet av blod, vilket leder det mot hjärtat. Dessa ventiler består av endotel och lite bindväv.

Tunika-mediet, som är det mellanliggande skiktet, separeras från intima med ett inre elastiskt ark, sammansatt av elastin. Tunika medierna består av glatta muskelceller, inbäddade i en extracellulär matris och elastiska fibrer. I artärerna är tunica-mediet tjockt medan det i tunnarna är tunt.

Tunica adventitia, som är det yttersta lagret, är det starkaste av de tre skikten. Det består av kollagen och elastiska fibrer. Detta lager är en begränsande barriär som skyddar fartyg från expansion. I stora artärer och vener innehåller adventitia vasa vasorum, små blodkärl som förser kärlväggen med syre och näringsämnen.

Fysiologi av hjärtat

Körsystem

Den regelbundna sammandragningen av hjärtat är resultatet av den inneboende rytmen i hjärtmuskeln. Sammandragningen börjar i atria. Det följer ventriklarnas sammandragning (förmaks- och ventrikulär systol). Avkoppling av förmaks- och ventrikulära kammare (diastol) följer.

Ett specialiserat hjärtledningssystem ansvarar för att avfyra den elektriska aktiviteten och överföra den till alla delar av myokardiet. Detta system består av:

- Två små massor av specialvävnad, nämligen: sinoatrial nod (SA-nod) och atrioventrikulär nod (AV-nod).

- Hans bunt med grenar och Purkinje-systemet, beläget i ventriklarna.

I mänskligt hjärta ligger SA-noden i högra förmaket, bredvid den överlägsna vena cava. AV-noden är belägen i den högra bakre delen av mellanvägsseptumet.

Rytmiska hjärtkontraktioner härrör från en spontant genererad elektrisk impuls vid SA-nod. Hastigheten för elektrisk impulsgenerering styrs av pacemakercellerna i denna nod.

Den puls som genereras i SA-noden passerar genom AV-noden. Sedan fortsätter det genom bunten av His och dess grenar mot Purkinje-systemet, i den ventrikulära muskeln.

Hjärtmuskel

Hjärtmuskelceller är anslutna med interkalkade skivor. Dessa celler är kopplade till varandra i serie och parallellt och bildar således muskelfibrer.

Cellmembranen i de interkalerade skivorna smälter samman med varandra för att bilda permeabla kommunikationsföreningar som tillåter snabb diffusion av joner och därmed elektrisk ström. Eftersom alla celler är elektriskt anslutna sägs hjärtmuskeln fungera som ett elektriskt syncytium.

Hjärtat består av två syncytiker:

- Det av förmaket, som består av väggarna i förmakarna.

- Ventrikulären, som består av ventriklarnas väggar.

Denna uppdelning av hjärtat tillåter förmaken att dra sig samman kort innan ventriklarna dras samman, vilket gör hjärtat att pumpa effektivt.

Hjärtmuskelns handlingspotential

Distributionen av joner över cellmembranet ger en skillnad i elektrisk potential mellan insidan och utsidan av cellen, som kallas membranpotentialen.

Den vilande membranpotentialen hos en däggdjurshjärtcell är -90 mV. En stimulans ger en handlingspotential, vilket är en förändring av membranpotentialen. Denna potential sprider sig och är ansvarig för början av sammandragning. Handlingspotentialen sker i faser.

I depolarisationsfasen stimuleras hjärtcellen och öppningen av de spänningsgrindade natriumkanalerna och inträde av natrium i cellen sker. Innan kanalerna stängs når membranpotentialen +20 mV.

I den initiala återpolarisationsfasen stängs natriumkanalerna, cellen börjar återpolariseras och kaliumjonerna lämnar cellen genom kaliumkanalerna.

I platåfasen sker öppningen av kalciumkanaler och den snabba stängningen av kaliumkanaler. Den snabba ompolarisationsfasen, stängningen av kalciumkanaler och den långsamma öppningen av kaliumkanaler återför cellen till sin vilopotential.

Kontraktssvar

Öppningen av spänningsberoende kalciumkanaler i muskelceller är en av depolarisationshändelserna som gör att Ca ^{+2 kan} komma in i myokardiet. Ca ⁺² är en effektor som kopplar samman depolarisering och hjärtkontraktion.

Efter depolarisering av celler inträffar Ca ^+2- inträde , vilket utlöser frisättningen av ytterligare Ca ⁺² , via Ca ^{+ 2-} känsliga kanaler , i den sarkoplasmiska retikulum. Detta ökar Ca ^+2- koncentrationen hundra gånger .

Hjärtmuskelns kontraktila respons börjar efter depolarisering. När muskelceller återpolariseras, absorberar den saccoplasmiska retikulen överskott av Ca ⁺² . Ca ^+2- koncentrationen återgår till sin initiala nivå, vilket gör att muskeln kan slappna av.

Uttalandet av Starlings hjärtlag är "energin som frigörs under sammandragningen beror på längden på den ursprungliga fibern." I vila bestäms fibrernas initiala längd av graden av diastolisk fyllning av hjärtat. Trycket som utvecklas i ventrikeln är proportionellt mot volymen av ventrikeln vid slutet av fyllningsfasen.

Hjärtfunktion: hjärtcykel och elektrokardiogram

I sen diastol är mitral- och trikuspidventilerna öppna och aorta- och lungventilerna stängda. Genom hela diastolen kommer blod in i hjärtat och fyller förmakerna och kammarna. Påfyllningshastigheten saktar när ventriklarna expanderar och AV-ventilerna stängs.

Sammandragning av förmaksmusklerna, eller förmakssystolen, minskar foramina hos den överlägsna och underordnade vena cava och lungvenen. Blod tenderar att hållas i hjärtat av tröghet i rörelsen av det inkommande blodet.

Ventrikulär sammandragning, eller ventrikulär systol, börjar och AV-ventilerna stängs. Under denna fas förkortar ventrikulärmuskeln lite och myokardiet trycker på blodet på kammaren. Detta kallas isovolumiskt tryck, det varar tills trycket i ventriklarna överstiger trycket i aorta och lungartären och dess ventiler öppnar.

Mätningen av fluktuationerna i hjärtcykelns potential återspeglas i elektrokardiogrammet: P-vågen produceras genom depolarisationen av förmakarna; QRS-komplexet domineras av ventrikulär depolarisering; T-vågen är ompolarisationen av ventriklarna.

Cirkulationssystemets funktion

Komponenter

Cirkulationen är uppdelad i systemisk (eller perifer) och lung. Cirkulationssystemets komponenter är vener, venuler, artärer, arterioler och kapillärer.

Venuler får blod från kapillärer och smälter gradvis samman med stora vener. Vener bär blod tillbaka till hjärtat. Trycket i det venösa systemet är lågt. Fartygets väggar är tunna men muskulösa nog att dra sig samman och expandera. Detta gör att de kan vara en kontrollerbar blodbehållare.

Artärerna har funktionen att transportera blod under högt tryck till vävnaderna. På grund av detta har artärerna starka vaskulära väggar och blodet rör sig med hög hastighet.

Arteriolerna är små grenar i artärsystemet, som fungerar som kontrollledningar genom vilka blod transporteras till kapillärerna. Arteriolerna har starka muskelväggar som kan sammandras eller utvidgas flera gånger. Detta gör att artärerna kan förändra blodflödet vid behov.

Kapillärer är små kärl i artärerna som möjliggör utbyte av näringsämnen, elektrolyter, hormoner och andra ämnen mellan blod och mellanliggande vätska. Kapillärväggar är tunna och har många porer som är permeabla för vatten och små molekyler.

Tryck

När ventriklarna dras samman ökar det inre trycket i vänster ventrikel från noll till 120 mm Hg. Detta gör att aortaventilen öppnas och blodflödet släpps ut i aorta, som är den första artären i den systemiska cirkulationen. Det maximala trycket under systolen kallas det systoliska trycket.

Aortaklaffen stängs sedan och vänster kammare slappnar av, så blod kan komma in från vänster atrium genom mitralventilen. Relaxperioden kallas diastol. Under denna period sjunker trycket till 80 mm Hg.

Skillnaden mellan det systoliska och diastoliska trycket är därför 40 mm Hg, benämns som pulstryck. Det komplexa artärträdet reducerar pulseringen, vilket gör att blodflödet till vävnaderna med några få pulsationer är kontinuerligt.

Sammanträngningen av den högra ventrikeln, som inträffar samtidigt med den till vänster, skjuter blod genom lungventilen och in i lungartären. Detta är uppdelat i små artärer, arterioler och kapillärer i lungcirkulationen. Lungetrycket är mycket lägre (10–20 mm Hg) än systemtrycket.

Cirkulationsrespons på blödning

Blödning kan vara extern eller intern. När de är stora kräver de omedelbar läkare. En betydande minskning av blodvolymen orsakar ett blodtrycksfall, som är den kraft som rör blod i cirkulationssystemet för att ge syret som vävnaderna behöver för att hålla sig vid liv.

Blodtrycksfallet uppfattas av baroreceptorer, vilket minskar deras urladdningshastighet. Hjärnstammens kardiovaskulära centrum som ligger vid hjärnbotten upptäcker minskad aktivitet av basoreceptorer, som släpper ut en serie homeostatiska mekanismer som försöker återställa normalt blodtryck.

Det medullära kardiovaskulära centrumet ökar den sympatiska stimuleringen av den högra sinoatriala noden, som: 1) ökar kraftens sammandragning av hjärtmuskeln, vilket ökar volymen blod som pumpas i varje puls; 2) ökar antalet slag per tidsenhet. Båda processerna ökar blodtrycket.

Samtidigt stimulerar det medullära kardiovaskulära centret sammandragningen (vasokonstriktion) av vissa blodkärl, vilket tvingar en del av blodet som de innehåller för att flytta till resten av cirkulationssystemet, inklusive hjärtat, öka blodtrycket.

Cirkulationsrespons på träning

Under träning ökar kroppsvävnader sitt behov av syre. Därför, under extrem aerob träning, bör blodet som pumpar genom hjärtat stiga från 5 till 35 liter per minut. Den mest uppenbara mekanismen för att uppnå detta är ökningen av antalet hjärtslag per tidsenhet.

Ökningen i pulsationer åtföljs av: 1) arteriell vasodilatation i musklerna; 2) vasokonstriktion i matsmältnings- och njursystemet; 3) vasokonstriktion av venerna, vilket ökar den venösa återkomsten till hjärtat och därför mängden blod det kan pumpa. Således får musklerna mer blod och därför mer syre

Nervsystemet, speciellt det medullära hjärt-kärlscentret, spelar en grundläggande roll i dessa svar på träning genom sympatiska stimulationer.

Embryology

I vecka 4 av mänsklig embryonal utveckling börjar cirkulationssystemet och blodet att bildas till "blodöar" som förekommer i mesodermalväggen i äggula. Vid denna tid börjar embryot att vara för stort för att syrefördelningen endast kan genomföras genom diffusion.

Det första blodet, som består av kärnbildade erytrocyter som reptiler, paddor och fisk, härrör från celler som kallas hemangioblaster, belägna i "blodöar".

Under veckorna 6–8 börjar blodproduktionen, bestående av typiska kärnfria kärnfria röda blodkroppar, flytta till levern. Vid månad 6 koloniserar erytrocyter benmärgen och deras produktion i levern börjar minska och upphör under den tidiga neonatalperioden.

Embryonala blodkärl bildas av tre mekanismer:

- Koalescens in situ (vaskulogenes).

- Migration av endotelförstadierceller (angioblaster) mot organen.

- Utveckling från befintliga fartyg (angiogenes).

Hjärtat uppstår från mesodermen och börjar slå i den fjärde graviditetsveckan. Under utvecklingen av livmoderhals- och kefalregionerna utgör de första tre grenbågarna av embryot karotisartärsystemet.

Sjukdomar: delvis lista

Aneurism . Utvidgning av ett svagt segment av en artär orsakad av blodtryck.

Arytmi . Avvikelse från hjärtrytmens normala regelbundenhet på grund av en defekt i hjärtans elektriska ledning.

Ateroskleros . Kronisk sjukdom orsakad av avsättning (plack) av lipider, kolesterol eller kalcium på endotelet i stora artärer.

Medfödda fel . Avvikelser av genetiskt eller miljömässigt ursprung i cirkulationssystemet närvarande vid födseln.

Dyslipidemier . Onormala nivåer av lipoprotein i blodet. Lipoproteiner överför lipider mellan organ.

Endokardit . Inflammation av endokardiet orsakat av en bakteriell och ibland svampinfektion.

Cerebrovaskulär sjukdom . Plötsliga skador på grund av minskat blodflöde i en del av hjärnan.

Valvular sjukdom . Mitralventil misslyckas för att förhindra fel blodflöde.

Misslyckande hjärta . Hjärtets oförmåga att sammandras och slappna av effektivt, minska dess prestanda och äventyra cirkulationen.

Hypertoni . Blodtryck större än 140/90 mm Hg. Producerar aterogenes genom att skada endotelet

Infarct . Död av en del av myokardiet orsakat av avbrott i blodflödet av en tromb som fastnat i en kranskärl.

Åderbråck och hemorrojder . En vattkoppor är en ven som har blivit avstängd av blod. Hemorrojder är grupper av åderbråck i anus.

referenser

Aaronson, PI, Ward, JPT, Wiener, CM, Schulman, SP, Gill, JS 1999. Det kardiovaskulära systemet en överblick Blackwell, Oxford.
Artman, M., Benson, DW, Srivastava, D., Joel B. Steinberg, JB, Nakazawa, M. 2005. Kardiovaskulär utveckling och medfödda missbildningar: molekylära och genetiska mekanismer. Blackwell, Malden.
Barrett, KE, Brooks, HL, Barman, SM, Yuan, JX-J. 2019. Ganongs granskning av medicinsk fysiologi. McGraw-Hill, New York.
Burggren, WW, Keller, BB 1997. Utveckling av kardiovaskulära system: molekyler till organismer. Cambridge, Cambridge.
Dzau, VJ, Duke, JB, Liew, C.-C. 2007. Kardiovaskulär genetik och genomik för kardiologen, Blackwell, Malden.
Bonde, CG1999. Utveckling av ryggradshjärt-lungsystemet. Årlig granskning av fysiologi, 61, 573–592.
Gaze, DC 2012. Det kardiovaskulära systemet - fysiologi, diagnostik och kliniska implikationer. InTech, Rijeka.
Gittenberger-de Groot, AC, Bartelings, MM, Bogers, JJC, Boot, MJ, Poelmann, RE 2002. Embryologin för den gemensamma artärstammen. Framsteg inom pediatrisk kardiologi, 15, 1–8.
Gregory K. Snyder, GK, Sheafor, BA 1999. Röda blodkroppar: centrum i utvecklingen av ryggradscirkulationssystemet. American Zoologist, 39, 89–198.
Hall, JE 2016. Guyton and Hall textbook of medical physiology. Elsevier, Philadelphia.
Hempleman, SC, Warburton, SJ 2013. Jämförande embryologi av halspott. Andningsfysiologi & neurobiologi, 185, 3–8.
Muñoz-Chápuli, R., Carmona, R., Guadix, JA, Macías, D., Pérez-Pomares, JM 2005. Endotelcellernas ursprung: en evo-devo-strategi för cirkulationssystemets ryggradssystem / ryggradsövergång . Evolution & Development, 7, 351–358.
Rogers, K. 2011. Det kardiovaskulära systemet. Britannica Educational Publishing, New York.
Safar, ME, Frohlich, ED 2007. Ateroskleros, stora artärer och kardiovaskulär risk. Karger, Basel.
Saksena, FB 2008. Färgatlas för lokala och systemiska tecken på hjärt-kärlsjukdom. Blackwell, Malden.
Schmidt-Rhaesa, A. 2007. Orgelsystemets utveckling. Oxford, Oxford.
Taylor, RB 2005. Taylor's Cardiovascular Diseases: A Handbook. Springer, New York.
Topol, EJ, et al. 2002. Textbook of Cardiovascular Medicine. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia.
Whittemore, S., Cooley, DA 2004. Cirkulationssystemet. Chelsea House, New York.
Willerson, JT, Cohn, JN, Wellens, HJJ, Holmes, DR, Jr. 2007. Kardiovaskulär medicin. Springer, London.

HJÄRT-KÄRLSYSTEM: FYSIOLOGI, ORGANFUNKTIONER, HISTOLOGI - ANATOMI OCH FYSIOLOGI - 2025