UKŁAD KRĄŻENIA: FUNKCJE, CZĘŚCI, RODZAJE, CHOROBY - ANATOMIA I FIZJOLOGIA - 2025

Układ krążenia składa się z szeregu narządów, które organizują przepływ krwi przez wszystkie tkanki, umożliwiając transport różnych materiałów, takich jak między innymi składniki odżywcze, tlen, dwutlenek węgla, hormony. Składa się z serca, żył, tętnic i naczyń włosowatych.

Jego główna funkcja polega na transporcie materiałów, chociaż uczestniczy również w tworzeniu stabilnego środowiska dla funkcji życiowych pod względem pH i temperatury, a także ma związek z odpowiedzią immunologiczną i przyczynia się do krzepnięcia krwi.

Lomappmi, źródło Wikimedia Commons

Układy krążenia mogą być otwarte - u większości bezkręgowców - składać się z jednego lub więcej serc, przestrzeni zwanej hemocele i sieci naczyń krwionośnych; lub zamknięte - u niektórych bezkręgowców i u wszystkich kręgowców - gdzie krew jest ograniczona do obwodu naczyń krwionośnych i serca.

W królestwie zwierząt układy krążenia są bardzo zróżnicowane iw zależności od grupy zwierząt zmienia się względne znaczenie organów, z których się składa.

Na przykład u kręgowców serce odgrywa decydującą rolę w procesie krążenia, podczas gdy u stawonogów i innych bezkręgowców ruchy kończyn mają zasadnicze znaczenie.

cechy

Układ krążenia jest przede wszystkim odpowiedzialny za transport tlenu i dwutlenku węgla między płucami (lub skrzelami, w zależności od badanego zwierzęcia) a tkankami ciała.

Podobnie układ krążenia jest odpowiedzialny za dystrybucję wszystkich składników odżywczych przetwarzanych przez układ pokarmowy do wszystkich tkanek organizmu.

Rozprowadza również odpady i toksyczne składniki do nerek i wątroby, gdzie po procesie detoksykacji są usuwane z organizmu poprzez proces wydalania.

Z drugiej strony służy jako droga transportu hormonów wydzielanych przez gruczoły i rozprowadza je do narządów, w których muszą działać.

Bierze również udział w: termoregulacji organizmów, prawidłowej regulacji przepływu krwi, regulacji pH organizmu oraz utrzymaniu odpowiedniej równowagi hydroelektrolitowej, tak aby mogły zostać przeprowadzone niezbędne procesy chemiczne.

Krew zawiera struktury zwane płytkami krwi, które chronią osobę przed krwawieniem. Wreszcie, krew składa się z białych krwinek, więc odgrywa ważną rolę w obronie przed ciałami obcymi i patogenami.

Części (organy)

Układ krążenia składa się z pompy - serca - i układu naczyń. Struktury te zostaną szczegółowo opisane poniżej:

Serce

Serca to narządy mięśniowe z funkcją pompy, zdolne do rozprowadzania krwi przez wszystkie tkanki ciała. Na ogół składają się z szeregu komór połączonych szeregowo i otoczonych zaworami (lub zwieraczami w niektórych gatunkach).

U ssaków serce ma cztery komory: dwa przedsionki i dwie komory. Kiedy serce kurczy się, krew jest wydalana do układu krążenia. Liczne komory serca umożliwiają wzrost ciśnienia, gdy krew przemieszcza się ze strefy żylnej do tętniczej.

Jama przedsionkowa przechwytuje krew, a jej skurcze wysyłają ją do komór, gdzie skurcze rozprowadzają krew po całym ciele.

Mięsień sercowy składa się z trzech rodzajów włókien mięśniowych: komórek węzła zatokowo-przedsionkowego i przedsionkowo-komorowego, komórek wsierdzia komorowego oraz włókien mięśnia sercowego.

Te pierwsze są małe i słabo kurczące się, są autorytmiczne, a przewodnictwo między komórkami jest niskie. Druga grupa komórek jest większa, słabo kurczą się, ale szybko przewodzą. Wreszcie włókna są średniej wielkości, silnie skurczone i stanowią ważną część serca.

Struktura serca

U ludzi serce znajduje się w przednim dolnym odcinku śródpiersia, wspartym na przeponie i za mostkiem. Kształt jest stożkowy i przypomina strukturę piramidalną. Czubek serca nazywany jest wierzchołkiem i znajduje się w lewej części ciała.

Przekrój serca odsłania trzy warstwy: wsierdzie, mięsień sercowy i nasierdzie. Obszar wewnętrzny to wsierdzie, które jest ciągłe z naczyniami krwionośnymi i ma kontakt z krwią.

Warstwa środkowa to mięsień sercowy i tutaj występuje największa masa serca. Tworzące ją tkanki są umięśnione, mimowolne skurcze i mają rozstępy. Struktury, które łączą komórki serca, to dyski międzykalowe, umożliwiające im synchroniczne działanie.

Zewnętrzna powłoka serca nazywana jest nasierdziem i składa się z tkanki łącznej. Wreszcie serce jest otoczone zewnętrzną błoną zwaną osierdziem, która z kolei jest podzielona na dwie warstwy: włóknistą i surowiczą.

Osierdzie surowicze zawiera płyn osierdziowy, którego funkcją jest nawilżanie i tłumienie ruchów serca. Ta membrana jest przymocowana do mostka, kręgosłupa i przepony.

Aktywność elektryczna serca

Bicie serca składa się z rytmicznych zjawisk skurczów i rozkurczów, z których pierwsze odpowiada skurczowi, a drugie rozluźnieniu masy mięśniowej.

Aby doszło do skurczu komórek, musi istnieć z nimi związany potencjał czynnościowy. Aktywność elektryczna serca zaczyna się w obszarze zwanym „rozrusznikiem”, który rozprzestrzenia się na inne sparowane komórki poprzez ich błony. Stymulatory znajdują się w zatoce żylnej (w sercu kręgowców).

Tętnice

Tętnice to wszystkie naczynia opuszczające serce, w których znajduje się zwykle natleniona krew, zwana krwią tętniczą. Oznacza to, że mogą przenosić natlenioną krew (na przykład aortę) lub odtlenioną (na przykład tętnicę płucną).

Zwróć uwagę, że rozróżnienie między żyłami i tętnicami nie zależy od ich zawartości, ale od ich związku z sercem i siecią naczyń włosowatych. Innymi słowy, naczynia wychodzące z serca to tętnice, a te, które do niego dochodzą, to żyły.

Ściana tętnic składa się z trzech warstw: najbardziej wewnętrzna to błona wewnętrzna błony wewnętrznej utworzona przez cienki śródbłonek na elastycznej membranie; błona środkowa utworzona przez włókna mięśni gładkich i tkanki łącznej; i wreszcie błona zewnętrzna lub przydanka złożona z tkanki tłuszczowej i włókien kolagenowych.

Gdy tętnice oddalają się od serca, ich skład zmienia się, zwiększając udział mięśni gładkich i zmniejszając elastyczność. Nazywa się je tętnicami mięśniowymi.

Ciśnienie krwi

Ciśnienie krwi można zdefiniować jako siłę, jaką krew wywiera na ściany naczyń. U ludzi standardowe ciśnienie krwi waha się od 120 mm Hg w skurczu do 80 mm Hg w rozkurczu i jest zwykle oznaczane cyframi 120/80.

Obecność elastycznej tkanki pozwala tętnicom pulsować, podczas gdy krew przepływa przez strukturę, pomagając w ten sposób utrzymać wysokie ciśnienie krwi. Ściany tętnic muszą być bardzo grube, aby zapobiec ich zapadaniu się, gdy spada ciśnienie krwi.

Żyły

Żyły to naczynia krwionośne odpowiedzialne za transport krwi z układu naczyń włosowatych do serca. W porównaniu z tętnicami żyły są znacznie bardziej obfite i mają cieńszą ścianę, są mniej elastyczne, a ich średnica jest większa.

Podobnie jak tętnice, składają się z trzech warstw histologicznych: wewnętrznej, środkowej i zewnętrznej. Ciśnienie w żyłach jest bardzo niskie - rzędu 10 mm Hg - dlatego należy je wspomagać zastawkami.

Kapilary

Kapilary odkrył włoski badacz Marcello Malpighi w 1661 roku, badając je w płucach płazów. Są to bardzo liczne struktury, które tworzą rozległe sieci w pobliżu prawie wszystkich tkanek.

Jego ściany zbudowane są z drobnych komórek śródbłonka, połączonych włóknami tkanki łącznej. Konieczne jest, aby ściany były cienkie, aby wymiana gazów i substancji metabolicznych przebiegała łatwo.

Są to bardzo wąskie rurki, u ssaków mają przybliżoną średnicę 8 µm, wystarczająco szeroką, aby mogły przez nie przechodzić komórki krwi.

Są to struktury przepuszczalne dla małych jonów, składników odżywczych i wody. Pod wpływem ciśnienia krwi płyny są wypychane do przestrzeni śródmiąższowej.

Płyny mogą przechodzić przez szczeliny w komórkach śródbłonka lub przez pęcherzyki. Natomiast substancje o charakterze lipidowym mogą łatwo dyfundować przez błony komórek śródbłonka.

Krew

Krew jest gęstym i lepkim płynem odpowiedzialnym za transport pierwiastków, zwykle występuje w temperaturze 38 ° C i stanowi 8% całkowitej masy przeciętnego osobnika.

W przypadku bardzo prostych zwierząt, takich jak płaskostopie, nie można mówić o „krwi”, ponieważ mają one jedynie klarowną, wodnistą substancję złożoną z komórek i niektórych białek.

W odniesieniu do zwierząt bezkręgowych, które mają zamknięty układ krążenia, krew jest ogólnie określana terminem hemolimfa. Wreszcie, u kręgowców krew jest wysoce złożoną płynną tkanką, a jej głównymi składnikami są osocze, erytrocyty, leukocyty i płytki krwi.

Osocze

Osocze stanowi płynną miksturę krwi i stanowi 55% jej całkowitego składu. Jego główną funkcją jest transport substancji i regulacja objętości krwi.

Niektóre białka są rozpuszczane w osoczu, takie jak albumina (główny składnik, ponad 60% wszystkich białek), globuliny, enzymy i fibrynogen, a także elektrolity (Na ⁺ , Cl ^- , K ⁺ ), glukoza, aminokwasy, odpady metabolizm, między innymi.

Zawiera również szereg rozpuszczonych gazów, takich jak tlen, azot i dwutlenek węgla, pozostałości powstające w procesie oddychania i muszą zostać usunięte z organizmu.

Solidne komponenty

Krew zawiera składniki komórkowe, które odpowiadają pozostałym 45% krwi. Elementy te odpowiadają krwinkom czerwonym, krwinkom białym oraz komórkom związanym z procesem krzepnięcia.

Czerwone krwinki, zwane także erytrocytami, są dwuwklęsłymi dyskami i są odpowiedzialne za transport tlenu dzięki obecności białka zwanego hemoglobiną. Ciekawostką dotyczącą tych komórek jest to, że u ssaków dojrzałe erytrocyty nie mają jądra komórkowego.

Są to bardzo obfite komórki, w mililitrze krwi znajduje się 5,4 miliona czerwonych krwinek. Okres półtrwania krążącego erytrocytów wynosi około 4 miesięcy, podczas których może on pokonać ponad 11 000 kilometrów.

Białe krwinki lub leukocyty są związane z odpowiedzią immunologiczną i występują w mniejszym odsetku niż czerwone krwinki, rzędu 50 000 do 100 000 na mililitr krwi.

Istnieje kilka rodzajów białych krwinek, w tym neutrofile, bazofile i eozynofile, pogrupowane w kategorii granulocytów; i agranulocyty odpowiadające limfocytom i monocytom.

Wreszcie fragmenty komórek zwane płytkami krwi - lub trombocytami u innych kręgowców - biorą udział w procesie krzepnięcia, zapobiegając krwawieniu.

Źródło: pixabay.com

Rodzaje układów krążenia

Małe zwierzęta - o średnicy poniżej 1 mm - są zdolne do przenoszenia materiałów w swoich ciałach za pomocą prostych procesów dyfuzyjnych.

Jednak wraz ze wzrostem wielkości ciała pojawia się potrzeba posiadania wyspecjalizowanych organów do dystrybucji materiałów, takich jak hormony, sole lub odpady, do różnych obszarów ciała.

U większych zwierząt istnieje wiele układów krążenia, które skutecznie pełnią funkcję transportu materiałów.

Wszystkie układy krążenia muszą mieć następujące elementy: główny korpus odpowiedzialny za pompowanie płynów; system tętnic zdolnych do rozprowadzania krwi i przechowywania ciśnienia; system naczyń włosowatych, który umożliwia przenoszenie materiałów z krwi do tkanek i ostatecznie do układu żylnego.

Zespół tętnic, żył i naczyń włosowatych tworzy tzw. „Krążenie obwodowe”.

W ten sposób zestaw sił wywieranych przez wspomniane wcześniej organy (rytmiczne bicie serca, sprężysty odrzut tętnic i skurcze mięśni otaczających naczynia krwionośne) umożliwiają przepływ krwi w organizmie.

Otwarte układy krążenia

Obieg otwarty występuje w różnych grupach zwierząt bezkręgowych, takich jak skorupiaki, owady, pająki i różne mięczaki. Składa się z układu krwi, która jest pompowana przez serce i dociera do jamy zwanej hemocele. Ponadto mają jedno lub więcej serc i naczyń krwionośnych.

Hemocele może zajmować w niektórych organizmach do 40% całkowitej objętości ciała i znajduje się między ektodermą a endodermą, pamiętając, że zwierzęta triblastyczne (znane również jako triploblastyki) mają trzy zarodkowe liście: endodermę, mezodermę i ektodermę.

Na przykład u niektórych gatunków krabów objętość krwi odpowiada 30% objętości ciała.

Płynna substancja, która dostaje się do hemocele, nazywana jest hemolimfą lub krwią. W tego typu układach nie dochodzi do dystrybucji krwi przez naczynia włosowate do tkanek, ale narządy są kąpane bezpośrednio przez hemolimfę.

Kiedy serce się kurczy, zastawki zamykają się, a krew jest zmuszona przedostać się do hemocele.

Ciśnienie w zamkniętym układzie krążenia jest dość niskie, między 0,6 a 1,3 kilopaskala, chociaż skurcze wytwarzane przez serce i inne mięśnie mogą podnosić ciśnienie krwi. Zwierzęta te mają ograniczoną prędkość i rozkład przepływu krwi.

Zamknięte układy krążenia

W zamkniętych układach krążenia krew przemieszcza się w obwodzie złożonym z rurek i podąża ścieżką od tętnic do żył, przechodząc przez naczynia włosowate.

Ten typ układu krążenia występuje u wszystkich kręgowców (ryby, płazy, gady, ptaki i ssaki), a także u niektórych bezkręgowców, takich jak dżdżownice i głowonogi.

Systemy zamknięte charakteryzują się wyraźnym podziałem funkcji w każdym z organów, które go tworzą.

Objętość krwi zajmuje znacznie mniejszą część niż w systemach otwartych. Około 5 do 10% całkowitej objętości ciała osobnika.

Serce jest najważniejszym narządem i odpowiada za pompowanie krwi w układzie tętniczym, utrzymując w ten sposób wysokie ciśnienie krwi.

System tętniczy odpowiada za przechowywanie ciśnienia, które zmusza krew do przejścia przez naczynia włosowate. Dlatego zwierzęta z zamkniętym krążeniem mogą szybko przenosić tlen.

Kapilary, będąc tak cienkie, pozwalają na wymianę materiałów między krwią a tkankami, pośrednicząc w prostych procesach dyfuzji, transportu czy filtracji. Ciśnienie umożliwia procesy ultrafiltracji w nerkach.

Ewolucja układu krążenia

W trakcie ewolucji kręgowców, złożoność serca znacznie wzrosła. Jedną z najbardziej doniosłych innowacji jest stopniowe zwiększanie separacji krwi natlenionej i odtlenionej.

Ryby

U najbardziej prymitywnych kręgowców, ryb, serce składa się z szeregu kurczliwych jam, z tylko jednym przedsionkiem i jedną komorą. W układzie krążenia ryb krew jest pompowana z pojedynczej komory, przez naczynia włosowate w skrzelach, gdzie następuje pobieranie tlenu i wydalanie dwutlenku węgla.

Krew kontynuuje swoją podróż przez resztę ciała, a dopływ tlenu do komórek następuje w naczyniach włosowatych.

Płazy i gady

Kiedy powstała linia płazów, a następnie gadów, w sercu pojawia się nowa komora, w której znajdują się teraz trzy komory: dwa przedsionki i jedna komora.

Dzięki tej innowacji odtleniona krew dociera do prawego przedsionka, a krew pochodząca z płuc dociera do lewego przedsionka, przekazywana przez komorę do prawego.

W tym układzie krew odtleniona pozostaje w prawej części komory, a natleniona w lewej, chociaż występuje pewne mieszanie.

W przypadku gadów separacja jest bardziej zauważalna, ponieważ istnieje fizyczna struktura, która częściowo dzieli lewy i prawy region.

Ptaki i ssaki

W tych liniach endotermia (zwierzęta „stałocieplne”) prowadzi do wyższych wymagań w zakresie dostarczania tlenu do tkanek.

Serce z czterema komorami jest w stanie sprostać tym wysokim wymaganiom, gdzie prawa i lewa komora oddzielają natlenioną krew od odtlenionej. Zatem zawartość tlenu w tkankach jest najwyższa z możliwych.

Nie ma komunikacji między lewą i prawą komorą serca, ponieważ są one oddzielone grubą przegrodą lub przegrodą.

Wnęki znajdujące się w górnej części to przedsionki, oddzielone przegrodą międzyprzedsionkową, odpowiedzialne za przyjmowanie krwi. Żyła główna górna i dolna są połączone z prawym przedsionkiem, a cztery żyły płucne dochodzą do lewego przedsionka, po dwie z każdego płuca.

Komory znajdują się w dolnej części serca i są połączone z przedsionkami przez zastawki przedsionkowo-komorowe: trójdzielną, znajdującą się po prawej stronie i mitralną lub dwupłatkową po lewej stronie.

Pospolite choroby

Choroby sercowo-naczyniowe, znane również jako choroby wieńcowe lub choroby serca, obejmują szereg patologii związanych z nieprawidłowym funkcjonowaniem serca lub naczyń krwionośnych.

Według przeprowadzonych badań choroby sercowo-naczyniowe są główną przyczyną zgonów w Stanach Zjednoczonych i niektórych krajach europejskich. Czynniki ryzyka obejmują siedzący tryb życia, dietę wysokotłuszczową i palenie. Do najczęstszych patologii należą:

Nadciśnienie tętnicze

Na nadciśnienie tętnicze składają się podwyższone wartości ciśnienia skurczowego, powyżej 140 mm Hg i rozkurczowe powyżej 90 mm Hg. Prowadzi to do nieprawidłowego przepływu krwi w układzie krążenia.

Arytmie

Termin arytmia odnosi się do modyfikacji częstości akcji serca, będącej wynikiem niekontrolowanego rytmu - tachykardii - lub bradykardii.

Przyczyny arytmii są zróżnicowane, od niezdrowego stylu życia po dziedziczenie genetyczne.

Szmery w sercu

Szmery składają się z nieprawidłowych dźwięków serca, które są wykrywane podczas osłuchiwania. Ten dźwięk jest związany ze zwiększonym przepływem krwi z powodu problemów z zaworami.

Nie wszystkie szmery są jednakowo poważne, zależy to od czasu trwania dźwięku oraz regionu i natężenia hałasu.

Miażdżyca tętnic

Polega na twardnieniu i gromadzeniu się tłuszczu w tętnicach, głównie z powodu niezrównoważonej diety.

Ten stan utrudnia przepływ krwi, zwiększając prawdopodobieństwo innych problemów sercowo-naczyniowych, takich jak udar.

Niewydolność serca

Niewydolność serca odnosi się do nieefektywnego pompowania krwi do reszty ciała, powodując objawy tachykardii i problemów z oddychaniem.

Bibliografia

1. Audesirk, T., Audesirk, G. i Byers, BE (2003). Biologia: Życie na Ziemi. Edukacja Pearson.
2. Donnersberger, AB i Lesak, AE (2002). Podręcznik anatomii i fizjologii. Od redakcji Paidotribo.
3. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC i Garrison, C. (2007). Zintegrowane zasady zoologii. McGraw-Hill.
4. Kardong, KV (2006). Kręgowce: anatomia porównawcza, funkcja, ewolucja. McGraw-Hill.
5. Larradagoitia, LV (2012). Podstawy anatomofizjologii i patologii. Redakcja Paraninfo.
6. Parker, TJ i Haswell, WA (1987). Zoologia. Chordates (Vol. 2). Odwróciłem się.
7. Randall, D., Burggren, WW, Burggren, W., French, K., & Eckert, R. (2002). Fizjologia zwierząt Eckert. Macmillan.
8. Vived, AM (2005). Podstawy fizjologii aktywności fizycznej i sportu. Panamerican Medical Ed.