СЪРДЕЧНО-СЪДОВА СИСТЕМА: ФИЗИОЛОГИЯ, ФУНКЦИИ НА ОРГАНИТЕ, ХИСТОЛОГИЯ - АНАТОМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ

На сърдечно-съдовата система е сложен набор от кръвоносни съдове, които транспортира вещества между клетки и кръв, и между кръв и околната среда. Неговите компоненти са сърцето, кръвоносните съдове и кръвта.

Функциите на сърдечно-съдовата система са: 1) разпределя кислород и хранителни вещества в тъканите на тялото; 2) транспортират въглероден диоксид и метаболитни отпадни продукти от тъканите до белите дробове и отделителните органи; 3) допринасят за функционирането на имунната система и терморегулацията.

Източник: Едоарадо

Сърцето действа като две помпи, една за белодробната циркулация и една за системната. И двете циркулации изискват камерите на сърцето да се свиват по подреден начин, като движат кръвта еднопосочно.

Белодробната циркулация е притокът на кръв между белите дробове и сърцето. Той позволява обмен на газове в кръвта и белодробните алвеоли. Системната циркулация е притокът на кръв между сърцето и останалата част от тялото, с изключение на белите дробове. В него участват кръвоносните съдове вътре и извън органите.

Проучването на вродените сърдечни заболявания позволи голям напредък в познанията за анатомията на сърцето на новородени и възрастни, както и за гените или хромозомите, участващи в вродени дефекти.

Голям брой сърдечни заболявания, придобити по време на живота, зависят от фактори като възраст, пол или фамилна анамнеза. Здравословната диета, физическите упражнения и лекарствата могат да предотвратят или контролират тези заболявания.

Надеждната диагноза на заболявания на кръвоносната система стана възможна чрез технологичния напредък в образната диагностика. По подобен начин напредъкът в хирургията позволи да се отстранят повечето вродени дефекти и много не-вродени заболявания.

Анатомия и хистология на сърцето

камери

Сърцето има функционално различна лява и дясна страна. Всяка страна на a е разделена на две камери, горна, наречена предсърдие и долната, наречена камерна камера. И двете камери са изградени предимно от специален тип мускул, наречен сърдечен.

Предсърдията, или горните камери, са разделени от междупрешленната септума. Камерите или долните камери са разделени от междувентрикуларната преграда. Стената на дясното предсърдие е тънка. Три вени изхвърлят кръв във вътрешността му: горната и долна кава на вената и коронарният синус. Тази кръв идва от тялото.

Части на сърцето. Източник: Diagram_of_the_human_heart_ (изрязан) _pt.svg: Rhcastilhosderivative работа: Ortisa

Стената на лявото предсърдие е три пъти по-дебела от дясната. Четири белодробни вени отделят кислородна кръв в лявото предсърдие. Тази кръв идва от белите дробове.

Стените на вентрикулите, особено на лявата, са много по-дебели от тези на предсърдията. Белодробната артерия започва от дясната камера, която насочва кръв към белите дробове. Аортата започва от лявата камера, която насочва кръвта към останалата част на тялото.

Вътрешната повърхност на вентрикулите е оребрена, с снопове и мускулни ленти, наречени trabeculae carneae. Папиларните мускули изпъкват в кухината на вентрикулите.

вентили

Всяко отваряне на вентрикулите е защитено от клапан, който предотвратява връщането на кръвния поток. Има два вида клапа: атриовентрикуларна (митрална и трикуспидална) и полуминурна (белодробна и аортна).

Митралната клапа, която е бикуспидална, свързва лявото предсърдие (предсърдие) с вентрикула от същата страна. Трикуспидният клапан свързва дясното предсърдие (предсърдие) с вентрикула от същата страна.

Капчетата са листни гънки на ендокарда (мембрана, подсилена с влакнеста съединителна тъкан). Костите и папиларните мускули на атриовентрикуларните клапи са съединени от структури, наречени chordae tendinae, във формата на тънки връзки.

Полуминусните клапани са джобни конструкции. Белодробният клапан, съставен от две листовки, свързва дясната камера с белодробната артерия. Аортната клапа, съставена от три листовки, свързва лявата камера с аортата.

Ивица от фиброзна съединителна тъкан (anulus fibrosus), която отделя предсърдията от вентрикулите, осигурява повърхности за мускулно прикрепване и поставяне на клапан.

стена

Сърдечната стена се състои от четири слоя: ендокард (вътрешен слой), миокард (вътрешен среден слой), епикард (външен среден слой) и перикард (външен слой).

Ендокардът е тънък слой клетки, подобен на ендотела на кръвоносните съдове. Миокардът съдържа контрактилни елементи на сърцето.

Миокардът се състои от мускулни клетки. Всяка от тези клетки има миофибрили, които образуват контрактилни единици, наречени саркомери. Всеки саркомер има актинови нишки, които стърчат от противоположни линии и са организирани около дебели миозинови нишки.

Епикардът представлява слой от мезотелиални клетки, проникнат от коронарните съдове, водещи до миокарда. Тези съдове доставят артериална кръв към сърцето.

Перикардът е насипен слой от епителни клетки, който опира до съединителната тъкан. Той образува мембранен сак, в който сърцето е окачено. Той е прикрепен отдолу към диафрагмата, отстрани към плеврата и пред гръдната кост.

Хистология на съдовата система

Големите кръвоносни съдове споделят трипластова структура, а именно: tunica intima, tunica media и tunica adventitia.

Туниката интима, която е най-вътрешният слой, е монослой от ендотелни клетки, покрити от еластична тъкан. Този слой контролира съдовата пропускливост, вазоконстрикцията, ангиогенезата и регулира коагулацията.

Туниката интима на вените на ръцете и краката има клапани, които предотвратяват връщането на кръвта, насочвайки го към сърцето. Тези клапи се състоят от ендотел и малко съединителна тъкан.

Туниката, която е междинният слой, е отделена от интимата с вътрешен еластичен лист, съставен от еластин. Туниката се състои от гладки мускулни клетки, вградени в извънклетъчна матрица и еластични влакна. В артериите туниката е гъста, докато във вените е тънка.

Туниката Adventitia, която е най-външният слой, е най-силната от трите слоя. Състои се от колагенови и еластични влакна. Този слой е ограничаваща бариера, предпазваща съдовете от разширяване. В големите артерии и вени адвентията съдържа ваза вазорум, малки кръвоносни съдове, които снабдяват съдовата стена с кислород и хранителни вещества.

Физиология на сърцето

Шофьорска система

Редовното свиване на сърцето е резултат от присъщия ритъм на сърдечния мускул. Контракцията започва в предсърдията. Следва свиването на вентрикулите (предсърдна и камерна систола). Следва релаксация на предсърдната и камерна камера (диастола).

Специализирана система за сърдечна проводимост е отговорна за изстрелването на електрическата активност и предаването й във всички части на миокарда. Тази система се състои от:

- Две малки маси от специализирана тъкан, а именно: синоатриален възел (SA възел) и атриовентрикуларен възел (AV възел).

- Неговият сноп с неговите клонове и системата Пуркинье, разположен във вентрикулите.

В човешкото сърце SA възелът е разположен в дясното предсърдие, до горната кава на вената. AV възелът е разположен в дясната задна част на межтриалния преграда.

Ритмичните сърдечни контракции възникват от спонтанно генериран електрически импулс в SA възела. Скоростта на генериране на електрически импулс се контролира от клетките на пейсмейкъра на този възел.

Импулсът, генериран в SA възела, преминава през AV възела. След това тя продължава през снопа на Него и неговите клони към системата на Пуркинье, във вентрикуларния мускул.

Сърдечен мускул

Клетките на сърдечния мускул са свързани с интеркалирани дискове. Тези клетки са свързани помежду си последователно и успоредно и така образуват мускулни влакна.

Клетъчните мембрани на интеркалираните дискове се сливат помежду си, за да образуват пропускливи комуникационни кръстовища, които позволяват бърза дифузия на йони и по този начин електрически ток. Тъй като всички клетки са електрически свързани, сърдечният мускул е функционално електрически синцитиум.

Сърцето е изградено от два синцитика:

- този на атриума, съставен от стените на атриумите.

- Камерна, съставена от стените на вентрикулите.

Това разделение на сърцето позволява на предсърдията да се свият малко преди вентрикулите да се свият, което прави сърдечната помпа ефективно.

Потенциал на действие на сърдечния мускул

Разпределението на йони в клетъчната мембрана произвежда разлика в електрическия потенциал между вътрешната и външната страна на клетката, която е известна като мембранен потенциал.

Потенциалът на мембраната в покой на сърдечна клетка на бозайник е -90 mV. Един стимул произвежда потенциал за действие, което е промяна в мембранния потенциал. Този потенциал се разпространява и е отговорен за началото на свиването. Потенциалът за действие се случва на етапи.

Във фазата на деполяризация сърдечната клетка се стимулира и се случва отварянето на натриевите канали с напрежение и навлизането на натрий в клетката. Преди затварянето на каналите, потенциалът на мембраната достига +20 mV.

В началната фаза на реполяризация натриевите канали се затварят, клетката започва да се реполяризира, а калиевите йони напускат клетката през калиеви канали.

Във фазата на платото се извършва отварянето на калциевите канали и бързото затваряне на калиевите канали. Фазата на бърза реполяризация, затварянето на калциевите канали и бавното отваряне на калиевите канали връщат клетката на нейния потенциал за почивка.

Контрактилен отговор

Отварянето на зависими от напрежението калциеви канали в мускулните клетки е едно от събитията на деполяризация, което позволява на Са ^{+2 да} навлезе в миокарда. Са ⁺² е ефектор, който свързва деполяризация и сърдечно свиване.

След деполяризация на клетките, Са ⁺² навлиза, което задейства освобождаването на допълнителен Са ⁺² през Са ^{+ 2-} чувствителни канали в саркоплазмения ретикулум. Това увеличава концентрацията на Са ⁺² сто пъти.

Контрактилната реакция на сърдечния мускул започва след деполяризация. Когато мускулните клетки реполяризират, сакоплазменият ретикулум реабсорбира излишния Са ⁺². Концентрацията на Са ^{+2 се} връща към първоначалното си ниво, което позволява на мускула да се отпусне.

Твърдението на закона на сърцето на Старлинг е „енергията, отделена по време на свиване, зависи от дължината на първоначалното влакно“. В покой първоначалната дължина на влакната се определя от степента на диастолно запълване на сърцето. Налягането, което се развива във вентрикула, е пропорционално на обема на вентрикула в края на фазата на пълнене.

Сърдечна функция: сърдечен цикъл и електрокардиограми

В късна диастола митралната и трикуспидната клапа са отворени, а аортната и белодробната клапа са затворени. През цялата диастола кръвта навлиза в сърцето и запълва предсърдията и вентрикулите. Скоростта на запълване се забавя, когато вентрикулите се разширяват и AV клапаните се затварят.

Свиването на предсърдните мускули или предсърдната систола намалява форамината на горната и долна кава на вената и белодробната вена. Кръвта има тенденция да се задържа в сърцето по инерцията на движението на входящата кръв.

Започва вентрикуларно свиване или камерна систола и AV клапаните се затварят. По време на тази фаза камерният мускул се съкращава малко и миокардът притиска кръвта върху вентрикула. Това се нарича изолумично налягане, то продължава, докато налягането в вентрикулите надвиши налягането в аортата и белодробната артерия и нейните клапани.

Измерването на колебанията в потенциала на сърдечния цикъл се отразява в електрокардиограмата: Р вълната се произвежда чрез деполяризация на предсърдията; QRS комплексът е доминиран от камерна деполяризация; вълната Т е реполяризация на вентрикулите.

Функциониране на кръвоносната система

елементи

Циркулацията се разделя на системна (или периферна) и белодробна. Компонентите на кръвоносната система са вени, венули, артерии, артериоли и капиляри.

Вензулите получават кръв от капилярите и постепенно се сливат с големи вени. Вените носят кръв обратно към сърцето. Налягането във венозната система е ниско. Стените на съдовете са тънки, но достатъчно мускулести, за да се свият и разширят. Това им позволява да бъдат контролируем резервоар на кръвта.

Артериите имат функцията да транспортират кръв под високо налягане до тъканите. Поради това артериите имат здрави съдови стени и кръвта се движи с висока скорост.

Артериолите са малки клонове на артериалната система, които действат като контролни канали, по които кръвта се транспортира до капилярите. Артериолите имат здрави мускулни стени, които могат да свиват или разширяват няколко пъти. Това позволява на артериите да променят притока на кръв според нуждите.

Капилярите са малки съдове в артериолите, които позволяват обмен на хранителни вещества, електролити, хормони и други вещества между кръвта и интерстициалната течност. Капилярните стени са тънки и имат много пори, които са пропускливи за вода и малки молекули.

налягане

Когато вентрикулите се свият, вътрешното налягане на лявата камера се увеличава от нула до 120 mm Hg. Това причинява отваряне на аортната клапа и изтичането на кръв в аортата, която е първата артерия на системното кръвообращение. Максималното налягане по време на систола се нарича систолно налягане.

След това аортната клапа се затваря и лявата камера се отпуска, така че кръвта може да влезе от лявото предсърдие през митралната клапа. Периодът на релаксация се нарича диастола. През този период налягането спада до 80 mm Hg.

Следователно разликата между систолното и диастолното налягане е 40 mm Hg, което се означава като пулсово налягане. Сложното артериално дърво намалява налягането на пулсациите, правейки, с няколко пулсации, притокът на кръв към тъканите е непрекъснат.

Свиването на дясната камера, което се случва едновременно с това на лявата, изтласква кръвта през белодробната клапа и в белодробната артерия. Това е разделено на малки артерии, артериоли и капиляри на белодробната циркулация. Белодробното налягане е много по-ниско (10–20 mm Hg) от системното налягане.

Циркулаторен отговор на кървене

Кървенето може да бъде външно или вътрешно. Когато са големи, те изискват незабавна медицинска помощ. Значително намаляване на кръвния обем причинява спад на кръвното налягане, което е силата, която движи кръвта в кръвоносната система, за да осигури кислорода, от който тъканите се нуждаят, за да останат живи.

Спадът на кръвното налягане се възприема от барорецепторите, които намаляват скоростта на тяхното изхвърляне. Сърдечно-съдовият център на мозъчния ствол, разположен в основата на мозъка, открива намалена активност на басорецепторите, което отприщва серия от хомеостатични механизми, които се стремят да възстановят нормалното кръвно налягане.

Медуларният сърдечно-съдов център увеличава симпатичната стимулация на десния синоатриален възел, което: 1) увеличава силата на свиване на сърдечния мускул, увеличавайки обема на кръвта, изпомпвана във всеки пулс; 2) увеличава броя на ударите за единица време. И двата процеса повишават кръвното налягане.

Едновременно с това медуларният сърдечно-съдов център стимулира свиването (вазоконстрикцията) на определени кръвоносни съдове, принуждавайки част от кръвта, която съдържат, да се премести в останалата част от кръвоносната система, включително сърцето, повишавайки кръвното налягане.

Циркулаторен отговор на упражненията

По време на тренировка телесните тъкани увеличават нуждата си от кислород. Следователно, по време на екстремни аеробни упражнения, скоростта на изпомпване на кръвта през сърцето трябва да се повиши от 5 до 35 литра в минута. Най-очевидният механизъм за постигане на това е увеличаването на броя на сърдечните удари за единица време.

Увеличаването на пулсациите се придружава от: 1) артериална вазодилатация в мускулите; 2) вазоконстрикция в храносмилателната и бъбречната система; 3) вазоконстрикция на вените, което увеличава венозното връщане към сърцето и следователно количеството кръв, което то може да изпомпва. Така мускулите получават повече кръв и съответно повече кислород

Нервната система, по-специално медуларният сърдечно-съдов център, играе основна роля в тези реакции за упражняване чрез симпатични стимули.

ембриология

През 4-та седмица от човешкото ембрионално развитие кръвоносната система и кръвта започват да се образуват в „кръвни острови“, които се появяват в мезодермалната стена на жълтъчния сак. По това време ембрионът започва да е твърде голям, за да може разпределението на кислорода да се извършва само чрез дифузия.

Първата кръв, състояща се от нуклеирани еритроцити, като тези на влечуги, земноводни и риби, се получава от клетки, наречени хемангиобласти, разположени в "кръвни острови".

На 6–8 седмици производството на кръв, състоящо се от типични безядрени червени кръвни клетки за бозайници, започва да се движи към черния дроб. До 6-ия месец еритроцитите колонизират костния мозък и производството им от черния дроб започва да намалява, преставайки в ранния неонатален период.

Ембрионалните кръвоносни съдове се образуват от три механизма:

- Коалесценция in situ (васкулогенеза).

- Миграция на ендотелни предшественици (ангиобласти) към органите.

- Развитие от съществуващите съдове (ангиогенеза).

Сърцето възниква от мезодермата и започва да бие в четвъртата гестационна седмица. По време на развитието на шийните и цефални региони първите три бранхиални арки на ембриона образуват каротидната артериална система.

Болести: частичен списък

Аневризъм. Разширяване на слаб сегмент на артерия, причинено от кръвно налягане.

Аритмия. Отклонение от нормалната редовност на сърдечния ритъм поради дефект в електрическата проводимост на сърцето.

Атеросклероза. Хронично заболяване, причинено от отлагане (плаки) на липиди, холестерол или калций върху ендотела на големите артерии.

Вродени дефекти. Аномалии от генетичен или екологичен произход на кръвоносната система, налични при раждането.

Дислипидемии. Ненормални нива на липопротеини в кръвта. Липопротеините прехвърлят липидите между органите.

Ендокардит. Възпаление на ендокарда, причинено от бактериална, а понякога и гъбична инфекция.

Цереброваскуларно заболяване. Внезапно увреждане поради намален приток на кръв в част от мозъка.

Клапна болест. Неизправност на митралната клапа за предотвратяване на неправилен приток на кръв.

Неуспешно сърце. Неспособността на сърцето да се свива и релаксира ефективно, намалявайки работата му и компрометирайки циркулацията.

Хипертония. Кръвно налягане по-голямо от 140/90 mm Hg. Произвежда атерогенеза чрез увреждане на ендотела

Инфаркт. Смърт на част от миокарда, причинена от прекъсване на притока на кръв от тромб, заседнал в коронарна артерия.

Разширени вени и хемороиди. Една варицела е вена, която е раздута от кръв. Хемороидите са групи от разширени вени в ануса.

Препратки

Aaronson, PI, Ward, JPT, Wiener, CM, Schulman, SP, Gill, JS 1999. Сърдечно-съдовата система в един поглед Blackwell, Oxford.
Artman, M., Benson, DW, Srivastava, D., Joel B. Steinberg, JB, Nakazawa, M. 2005. Сърдечно-съдово развитие и вродени малформации: молекулярни и генетични механизми. Блакуел, Малдън.
Barrett, KE, Brooks, HL, Barman, SM, Yuan, JX-J. 2019. Преглед на Ганонг за медицинската физиология. McGraw-Hill, Ню Йорк.
Burggren, WW, Keller, BB 1997. Развитие на сърдечно-съдовите системи: молекули към организмите. Кембридж, Кеймбридж.
Dzau, VJ, Duke, JB, Liew, C.-C. 2007. Сърдечно-съдова генетика и геномика за кардиолога, Блеквел, Малдън.
Земеделски производител, CG1999. Еволюция на гръбначната сърдечно-белодробна система. Годишен преглед по физиология, 61, 573–592.
Gaze, DC 2012. Сърдечно-съдовата система - физиология, диагностика и клинични последици. InTech, Риека.
Gittenberger-de Groot, AC, Bartelings, MM, Bogers, JJC, Boot, MJ, Poelmann, RE 2002. Ембриологията на общия артериален ствол. Напредък в детската кардиология, 15, 1–8.
Gregory K. Snyder, GK, Sheafor, BA 1999. Червените кръвни клетки: централен елемент в еволюцията на кръвоносната система на гръбначните животни. Американски зоолог, 39, 89–198.
Хол, JE 2016. Учебник по медицинска физиология на Гайтон и Хол. Elsevier, Филаделфия.
Hempleman, SC, Warburton, SJ 2013. Сравнителна ембриология на каротидното тяло. Респираторна физиология и невробиология, 185, 3–8.
Muñoz-Chápuli, R., Carmona, R., Guadix, JA, Macías, D., Pérez-Pomares, JM 2005. Произходът на ендотелните клетки: evo-devo подход за безгръбначен / гръбначен преход на кръвоносната система, Еволюция и развитие, 7, 351–358.
Роджърс, К. 2011. Сърдечно-съдовата система. Британска образователна издателство, Ню Йорк.
Safar, ME, Frohlich, ED 2007. Атеросклероза, големи артерии и сърдечно-съдов риск. Каргер, Базел.
Saksena, FB 2008. Цветен атлас на локални и системни признаци на сърдечно-съдови заболявания. Блакуел, Малдън.
Schmidt-Rhaesa, A. 2007. Еволюцията на органите. Оксфорд, Оксфорд.
Тейлър, RB 2005. Сърдечно-съдови заболявания на Taylor: Наръчник. Спрингер, Ню Йорк.
Topol, EJ и др. 2002. Учебник по сърдечно-съдова медицина. Lippincott Williams & Wilkins, Филаделфия.
Whittemore, S., Cooley, DA 2004. Кръвоносната система. Челси Хаус, Ню Йорк.
Willerson, JT, Cohn, JN, Wellens, HJJ, Holmes, DR, Jr. 2007. Сърдечно-съдова медицина. Спрингер, Лондон.

СЪРДЕЧНО-СЪДОВА СИСТЕМА: ФИЗИОЛОГИЯ, ФУНКЦИИ НА ОРГАНИТЕ, ХИСТОЛОГИЯ - АНАТОМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ - 2026