KARDIOVASKULARNI SUSTAV: FIZIOLOGIJA, FUNKCIJE ORGANA, HISTOLOGIJA - ANATOMIJA I FIZIOLOGIJA

Kardiovaskularni sustav je složen skup krvnih žila koje prenosi tvari između stanica i krvi, i između krvi i okoliš. Njegove su komponente srce, krvne žile i krv.

Funkcije kardiovaskularnog sustava su: 1) raspoređuje kisik i hranjive tvari u tkivima tijela; 2) transportiraju ugljični dioksid i metaboličke otpadne produkte iz tkiva u pluća i izlučujuće organe; 3) doprinose funkcioniranju imunološkog sustava i termoregulaciji.

Izvor: Edoarado

Srce djeluje kao dvije pumpe, jedna za plućnu cirkulaciju i jedna za sistemsku. Oba kruga zahtijevaju da se komore srca ugovaraju na uredan način i kreću krv jednosmjerno.

Plućna cirkulacija je protok krvi između pluća i srca. Omogućuje razmjenu plinova u krvi i plućnih alveola. Sistemska cirkulacija je protok krvi između srca i ostatka tijela, isključujući pluća. Uključuje krvne žile unutar i izvan organa.

Proučavanje prirođenih srčanih bolesti omogućilo je veliki napredak u razumijevanju anatomije srca kod novorođenčadi i odraslih te gena ili kromosoma koji su uključeni u prirođene nedostatke.

Veliki broj srčanih bolesti stečenih tijekom života ovisi o čimbenicima kao što su dob, spol ili obiteljska povijest. Zdrava prehrana, fizička vježba i lijekovi mogu spriječiti ili kontrolirati ove bolesti.

Pouzdana dijagnoza bolesti krvožilnog sustava omogućena je tehnološkim napretkom snimanja. Slično tome, napredak u kirurgiji omogućio je otklanjanje većine urođenih oštećenja i mnogih vankongenitalnih bolesti.

Anatomija i histologija srca

kamere

Srce ima funkcionalno različitu lijevu i desnu stranu. Svaka strana odjela podijeljena je u dvije komore, gornju koja se naziva atrij i donju naziva klijetku. Obje komore se sastoje prije svega od posebne vrste mišića koja se naziva srčana.

Atrija, odnosno gornja komora odijeljena je interatrijskim septumom. Klijetke ili donje komore razdvojene su interventrikularnim septumom. Zid desnog atrija je tanak, tri vene ispuštaju krv u njegovu unutrašnjost: gornja i donja kapija vene i koronarni sinus. Ta krv dolazi iz tijela.

Dijelovi srca. Izvor: Diagram_of_the_human_heart_ (obrezan) _pt.svg: Rhcastilhosderivativni rad: Ortisa

Zid lijevog atrija tri puta je deblji od desnog. Četiri plućne vene ispuštaju oksigeniranu krv u lijevi atrij. Ta krv dolazi iz pluća.

Zidovi ventrikula, posebno lijevi, puno su deblji od atrija. Plućna arterija polazi od desne komore koja krv usmjerava u pluća. Lijeva klijetka napušta aortu koja krv usmjerava prema ostatku tijela.

Unutarnja površina ventrikula je rebrasta, sa snopovima i zavojima mišića, koji se nazivaju trabeculae carneae. Papilarni mišići strše u šupljinu ventrikula.

ventili

Svako otvaranje ventrikula zaštićeno je ventilom koji sprečava povrat protoka krvi. Postoje dvije vrste ventila: atrioventrikularni (mitralni i trikuspidalni) i semilunarni (plućni i aortični).

Mitralni ventil, koji je dvospolni, povezuje lijevi atrij (atrij) s klijetkom na istoj strani. Tricuspidni ventil povezuje desni atrij (atrij) s klijetkom na istoj strani.

Kvrgavi su lisni nabori endokarda (membrana pojačana vlaknastim vezivnim tkivom). Grčevi i papilarni mišići atrioventrikularnih zaklopki spojeni su strukturama, zvanim chordae tendinae, u obliku tankih žica.

Semilunarni ventili su džepne konstrukcije. Plućni ventil, sastavljen od dva letaka, povezuje desnu klijetku s plućnom arterijom. Aortni ventil, sastavljen od tri letaka, povezuje lijevu klijetku s aortom.

Traka vlaknastog vezivnog tkiva (annulus fibrosus), koja odvaja atriju od ventrikula, pruža površine za pričvršćivanje mišića i ubacivanje ventila.

zid

Zid srca sastoji se od četiri sloja: endokardija (unutarnji sloj), miokarda (unutarnji srednji sloj), epikardija (vanjski srednji sloj) i perikardija (vanjski sloj).

Endokard je tanki sloj stanica sličan endotelu krvnih žila. Miokard sadrži kontraktilne elemente srca.

Miokard se sastoji od mišićnih stanica. Svaka od ovih stanica ima miofibrile koji tvore kontraktilne jedinice nazvane sarcomeres. Svaki sarcomere ima aktinske filamente koji strše iz suprotnih linija i organizirani su oko debelih miozinskih filamenata.

Epikard je sloj mezotelnih stanica koji prodire kroz koronarne žile koje vode u miokard. Te posude dovode arterijsku krv u srce.

Perikard je labavi sloj epitelnih stanica koji počiva na vezivnom tkivu. Tvori membranski sak u kojem je srce suspendirano. Pričvršćen je dolje na dijafragmu, sa strane na pleuru i ispred sternuma.

Histologija vaskularnog sustava

Velike krvne žile dijele troslojnu strukturu, i to: tunica intima, tunica media i tunica adventitia.

Tunica intima, koja je unutarnji sloj, jednoslojni je sloj endotelnih stanica prekrivenih elastičnim tkivom. Ovaj sloj kontrolira vaskularnu propusnost, vazokonstrikciju, angiogenezu i regulira koagulaciju.

Tunica intima vena ruku i nogu ima ventile koji sprečavaju povratni protok krvi, usmjeravajući ga prema srcu. Ti se ventili sastoje od endotela i malo vezivnog tkiva.

Medij tunice, koji je posredni sloj, odvojen je od intime unutarnjim elastičnim listom, sastavljenim od elastina. Medij tunice sastoji se od stanica glatkih mišića, ugrađenih u izvanstanični matriks i elastičnih vlakana. U arterijama je tunica media gusta, dok je u venama tanka.

Tunica adventitia, koja je najudaljeniji sloj, najjača je od tri sloja. Sastoji se od kolagena i elastičnih vlakana. Ovaj sloj je ograničavajuća barijera, koja štiti posude od širenja. U velikim arterijama i venama adventitija sadrži vasa vasorum, male krvne žile koje opskrbljuju vaskularni zid kisikom i hranjivim tvarima.

Fiziologija srca

Vozni sustav

Redovita kontrakcija srca rezultat je urođenog ritma srčanog mišića. Kontrakcija počinje u atriju. Prati kontrakciju ventrikula (atrijalna i ventrikularna sistola). Slijedi opuštanje atrijske i ventrikularne komore (diastola).

Specijalizirani sustav srčane provodljivosti odgovoran je za pokretanje električne aktivnosti i prijenos na sve dijelove miokarda. Ovaj sustav sastoji se od:

- Dvije male mase specijaliziranog tkiva, i to: sinoatrijski čvor (SA čvor) i atrioventrikularni čvor (AV čvor).

- Njegov snop s granama i sustavom Purkinje, smješten u klijetima.

U ljudskom srcu SA čvor nalazi se u desnom atriju, pored superiorne vene kave. AV čvor nalazi se u desnom stražnjem dijelu interatrijskog septuma.

Ritmičke srčane kontrakcije potječu od spontano generiranog električnog impulsa na SA čvoru. Brzina stvaranja električnog impulsa upravlja se ćelijama pejsmejkera ovog čvora.

Impuls koji nastaje u SA čvoru prolazi kroz AV čvor. Zatim nastavlja kroz snop Njegove i njene grane prema Purkinje sustavu, u ventrikularni mišić.

Srčani mišić

Stanice srčanog mišića povezane su interkaliranim diskovima. Te stanice su povezane jedna u drugu u nizu i paralelno i tako tvore mišićna vlakna.

Stanične membrane interkaliranih diskova spajaju se jedna s drugom, stvarajući propusne komunikacijske spojeve koji omogućuju brzu difuziju iona i samim tim električnu struju. Budući da su sve stanice električno povezane, kaže se da je srčani mišić funkcionalno električni sincicij.

Srce čine dva sincicika:

- onaj atrija koji se sastoji od zidova atrija.

- ventrikularna, koja se sastoji od zidova ventrikula.

Ova podjela srca omogućuje atriju da se stegne neposredno prije nego što se ventrikuli ugovore, što učinkovito pumpa srce.

Akcijski potencijal srčanog mišića

Raspodjela iona kroz staničnu membranu stvara razliku u električnom potencijalu unutar i izvan stanice, što je poznato i kao membranski potencijal.

Potencijal membranskog potencijala srčane ćelije sisavaca je -90 mV. Poticaj stvara akcijski potencijal, a to je promjena potencijala membrane. Taj se potencijal širi i odgovoran je za početak kontrakcije. Akcijski potencijal događa se u fazama.

U fazi depolarizacije, srčana ćelija se stimulira i dolazi do otvaranja natrijskih kanala napona i ulaska natrija u ćeliju. Prije nego što se kanali zatvore, membranski potencijal dosegne +20 mV.

U početnoj fazi repolarizacije natrijevi se kanali zatvaraju, stanica počinje repolarizirati, a kalijevi ioni napuštaju stanicu kroz kalijeve kanale.

U fazi visoravni odvija se otvaranje kalcijevih kanala i brzo zatvaranje kalijevih kanala. Faza brze repolarizacije, zatvaranje kalcijevih kanala i sporo otvaranje kalijevih kanala vraćaju stanicu u svoj potencijal mirovanja.

Kontraktilni odgovor

Otvaranje kalcijevih kanala ovisnih o naponu u mišićnim stanicama je jedan od događaja depolarizacije koji omogućuje Ca ⁺² ulazak u miokard. Ca ⁺² je efekt koji spaja depolarizaciju i srčanu kontrakciju.

Nakon depolarizacije stanica dolazi do ulaska Ca ⁺², što pokreće oslobađanje dodatnih Ca ⁺² kroz Ca ^{+ 2-} osjetljive kanale u sarkoplazmatskom retikulu. Time se koncentracija Ca ⁺² povećava sto puta.

Kontraktilni odgovor srčanog mišića započinje nakon depolarizacije. Kada se repolariziraju mišićne stanice, sakoplazmatski retikulum ponovo apsorbira višak Ca ⁺². Koncentracija Ca ⁺² vraća se na početnu razinu, omogućavajući mišićima da se opuste.

Izjava Starlingova zakona o srcu je da "energija oslobođena tijekom kontrakcije ovisi o duljini početnog vlakna". U mirovanju početna dužina vlakana određuje se stupnjem dijastoličkog punjenja srca. Tlak koji se razvija u ventrikuli proporcionalan je volumenu komore na kraju faze punjenja.

Rad srca: srčani ciklus i elektrokardiogrami

U kasnoj dijastoli su otvoreni mitralni i trikuspidni zalisci, a aortni i plućni zalisci zatvoreni. Kroz dijastolu krv ulazi u srce i ispunjava atrije i ventrikule. Brzina punjenja usporava kako se ventrikuli šire, a AV ventili zatvaraju.

Kontrakcija atrijskih mišića, odnosno atrijske sistole, smanjuje foraminu gornje i inferiorne vene kave i plućne vene. Krv ima tendenciju zadržavanja u srcu inercijom dolaznog pokreta krvi.

Počinje kontrakcija ventrikula, ili ventrikularna sistola, a AV ventili se zatvaraju. Tijekom ove faze ventrikularni mišić se malo skraćuje i miokard pritiska krv na klijetku. To se naziva izovolumski tlak, traje sve dok tlak u klijetkama ne pređe tlak u aorti i plućnoj arteriji i otvori se njegovih ventila.

Mjerenje fluktuacija potencijala srčanog ciklusa odražava se na elektrokardiogramu: P val nastaje depolarizacijom atrija; na QRS kompleksu dominira ventrikularna depolarizacija; val T je repolarizacija ventrikula.

Djelovanje krvožilnog sustava

komponente

Cirkulacija je podijeljena na sistemsku (ili perifernu) i plućnu. Sastavni dijelovi krvožilnog sustava su vene, venule, arterije, arteriole i kapilare.

Venule primaju krv iz kapilara i postupno se spajaju s velikim venama. Vene nose krv natrag u srce. Tlak u venskom sustavu je nizak. Zidovi posuda tanki su, ali mišićavi da se stežu i šire. To im omogućuje kontrolirani rezervoar krvi.

Arterije imaju funkciju transporta krvi pod visokim pritiskom u tkiva. Zbog toga arterije imaju snažne vaskularne zidove i krv se kreće velikom brzinom.

Arteriole su male grane arterijskog sustava, koje djeluju kao kontrolni vodovi kroz koje se krv transportira u kapilare. Arteriole imaju snažne mišićne zidove koji se mogu nekoliko puta stisnuti ili proširiti. To omogućava arterijama da mijenjaju protok krvi po potrebi.

Kapilare su male žile u arteriolama koje omogućuju razmjenu hranjivih tvari, elektrolita, hormona i drugih tvari između krvi i intersticijske tekućine. Zidovi kapilara su tanki i imaju mnogo pora koje su propusne za vodu i male molekule.

Pritisak

Kada se ventrikuli skupe, unutarnji tlak lijeve komore se povećava od nule do 120 mm Hg. Zbog toga se otvara aortni ventil, a protok krvi izbacuje se u aortu, koja je prva arterija sistemske cirkulacije. Maksimalni tlak tijekom sistole naziva se sistolički tlak.

Aortni ventil se zatim zatvara i lijeva klijetka se opušta, tako da krv može ući iz lijevog atrija kroz mitralni ventil. Razdoblje opuštanja naziva se dijastola. U tom razdoblju tlak pada na 80 mm Hg.

Razlika između sistolnog i dijastoličkog tlaka je, dakle, 40 mm Hg, što se naziva pulsnim tlakom. Složeno arterijsko stablo smanjuje pritisak pulsacije, čineći, uz malo pulsiranja, protok krvi u tkiva neprekidan.

Kontrakcija desne komore, koja se događa istovremeno s lijevom, gura krv kroz plućni ventil i u plućnu arteriju. To se dijeli na male arterije, arteriole i kapilare plućne cirkulacije. Plućni tlak je znatno niži (10-20 mm Hg) od sistemskog tlaka.

Krvožilni odgovor na krvarenje

Krvarenje može biti vanjsko ili unutarnje. Kad su velike, potrebna im je hitna medicinska pomoć. Značajno smanjenje volumena krvi uzrokuje pad krvnog tlaka, a to je sila koja kreće krv u cirkulacijskom sustavu da bi osigurala kisik koji tkivima treba da ostane živ.

Pad krvnog tlaka opažaju baroreceptori, koji smanjuju njihovu brzinu pražnjenja. Kardiovaskularni centar moždanog debla smješten u dnu mozga otkriva smanjenu aktivnost basoreceptora, što oslobađa niz homeostatskih mehanizama koji nastoje vratiti normalan krvni tlak.

Medularni kardiovaskularni centar povećava simpatičku stimulaciju desnog sinoatrijskog čvora, što: 1) povećava snagu kontrakcije srčanog mišića, povećavajući volumen krvi ispumpane u svakom pulsu; 2) povećava broj otkucaja po jedinici vremena. Oba procesa povećavaju krvni tlak.

Istovremeno, medularni kardiovaskularni centar potiče kontrakciju (vazokonstrikciju) određenih krvnih žila, prisiljavajući dio krvi koji sadrže premještajući se u ostatak krvožilnog sustava, uključujući srce, povećavajući krvni tlak.

Cirkulacijski odgovor na vježbanje

Tijekom vježbanja, tjelesna tkiva povećavaju potrebu za kisikom. Stoga, tijekom ekstremnih aerobnih vježbi, brzina ispumpavanja krvi kroz srce trebala bi porasti s 5 na 35 litara u minuti. Najočitiji mehanizam da se to postigne je porast broja otkucaja srca u jedinici vremena.

Povećanje pulsacija prati: 1) arterijska vazodilatacija u mišićima; 2) vazokonstrikcija u probavnom i bubrežnom sustavu; 3) vazokonstrikcija vena, što povećava povratak vena u srce i, prema tome, količinu krvi koju može ispumpati. Tako mišići primaju više krvi, a samim tim i više kisika

Živčani sustav, posebno medularni kardiovaskularni centar, igra temeljnu ulogu u tim odgovorima na vježbanje kroz simpatičke stimulacije.

Embriologija

U 4. tjednu ljudskog embrionalnog razvoja cirkulacijski sustav i krv počinju se oblikovati u "krvne otoke" koji se pojavljuju u mesodermalnom zidu žumanjka. Do tog trenutka zametak počinje biti prevelik da bi se distribucija kisika mogla odvijati samo difuzijom.

Prva krv, koja se sastoji od nukleiranih eritrocita, poput onih gmazova, vodozemaca i riba, potječe iz stanica zvanih hemangioblasti, smještenih na "krvnim otocima".

U 6. do 8. tjednu, proizvodnja krvi koja se sastoji od tipičnih nukleusnih crvenih krvnih stanica sisavaca počinje se kretati u jetri. Do 6. mjeseca, eritrociti koloniziraju koštanu srž i njihova proizvodnja u jetri počinje opadati, prestajući u ranom neonatalnom razdoblju.

Embrionalne krvne žile formirane su s tri mehanizma:

- Koalescencija in situ (vaskulogeneza).

- Migracija endotelnih prekursorskih stanica (angioblasti) prema organima.

- Razvoj iz postojećih žila (angiogeneza).

Srce nastaje iz mezoderme i počinje kucati u četvrtom gestacijskom tjednu. Tijekom razvoja cervikalne i cefalične regije, prva tri grana luka embrija formiraju karotidni arterijski sustav.

Bolesti: djelomični popis

Aneurizme. Proširenje slabog segmenta arterije uzrokovano krvnim tlakom.

Aritmija. Odstupanje od normalne pravilnosti srčanog ritma zbog oštećenja u električnoj vodljivosti srca.

Ateroskleroza. Kronična bolest uzrokovana taloženjem (plakova) lipida, kolesterola ili kalcija na endotelu velikih arterija.

Kongenitalne oštećenja. Nenormalnosti genetskog ili okolišnog podrijetla krvožilnog sustava prisutne pri rođenju.

Dislipidemije. Nenormalne razine lipoproteina u krvi. Lipoproteini prenose lipide između organa.

Endokarditis. Upala endokarda uzrokovana bakterijskom, a ponekad i gljivičnom infekcijom.

Cerebrovaskularna bolest. Iznenadna oštećenja uslijed smanjenog protoka krvi u dijelu mozga.

Valvularna bolest. Kvar Mitral ventila kako bi se spriječio nepravilan protok krvi.

Srce neuspjeha. Nesposobnost srca da se učinkovito opušta i opušta, smanjujući mu performanse i ugrožavajući cirkulaciju.

Hipertenzija. Krvni tlak veći od 140/90 mm Hg. Stvara aterogenezu oštećujući endotel

Infarkt. Smrt dijela miokarda uzrokovana prekidom protoka krvi trombom zaglavljenim u koronarnoj arteriji.

Varikozne vene i hemoroidi. Kokoši je vena koja se raširila krvlju. Hemoroidi su grupe varikoznih vena u anusu.

Reference

Aaronson, PI, Ward, JPT, Wiener, CM, Schulman, SP, Gill, JS 1999. Kardiovaskularni sustav na prvi pogled Blackwell, Oxford.
Artman, M., Benson, DW, Srivastava, D., Joel B. Steinberg, JB, Nakazawa, M. 2005. Kardiovaskularni razvoj i urođene malformacije: molekularni i genetski mehanizmi. Blackwell, Malden.
Barrett, KE, Brooks, HL, Barman, SM, Yuan, JX-J. 2019. Ganong pregled medicinske fiziologije. McGraw-Hill, New York.
Burggren, WW, Keller, BB 1997. Razvoj kardiovaskularnog sustava: molekule organizama. Cambridge, Cambridge.
Dzau, VJ, vojvoda, JB, Liew, C.-C. 2007. Kardiovaskularna genetika i genomika za kardiologa, Blackwell, Malden.
Zemljoradnik, CG1999. Evolucija kardio-plućnog sustava kralježnjaka. Godišnji pregled fiziologije, 61, 573–592.
Gaze, DC 2012. Kardiovaskularni sustav - fiziologija, dijagnostika i kliničke implikacije. InTech, Rijeka.
Gittenberger-de Groot, AC, Bartelings, MM, Bogers, JJC, Boot, MJ, Poelmann, RE 2002. Embriologija zajedničkog arterijskog debla. Napredak u dječjoj kardiologiji, 15, 1–8.
Gregory K. Snyder, GK, Sheafor, BA 1999. Crvene krvne stanice: središnji dio evolucije cirkulacijskog sustava kralježnjaka. Američki zoolog, 39, 89–198.
Hall, JE 2016. Guyton i Hall udžbenik medicinske fiziologije. Elsevier, Philadelphia.
Hempleman, SC, Warburton, SJ 2013. Usporedna embriologija karotidnog tijela. Respiratorna fiziologija i neurobiologija, 185, 3–8.
Muñoz-Chápuli, R., Carmona, R., Guadix, JA, Macías, D., Pérez-Pomares, JM 2005. Podrijetlo endotelnih stanica: evo-devo pristup za prijelaz beskralježnjaka / kralježnjaka u cirkulacijskom sustavu, Evolucija i razvoj, 7, 351–358.
Rogers, K. 2011. Kardiovaskularni sustav. Britannica Educational Publishing, New York.
Safar, ME, Frohlich, ED 2007. Ateroskleroza, velike arterije i kardiovaskularni rizik. Karger, Basel.
Saksena, FB 2008. Kolor atlas lokalnih i sistemskih znakova kardiovaskularne bolesti. Blackwell, Malden.
Schmidt-Rhaesa, A. 2007. Evolucija organskih sustava. Oxford, Oxford.
Taylor, RB 2005. Taylorove kardiovaskularne bolesti: priručnik. Springer, New York.
Topol, EJ i sur. 2002. Udžbenik kardiovaskularne medicine. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia.
Whittemore, S., Cooley, DA 2004. Krvožilni sustav. Chelsea House, New York.
Willerson, JT, Cohn, JN, Wellens, HJJ, Holmes, DR, Jr. 2007. Kardiovaskularna medicina. Springer, London.

KARDIOVASKULARNI SUSTAV: FIZIOLOGIJA, FUNKCIJE ORGANA, HISTOLOGIJA - ANATOMIJA I FIZIOLOGIJA - 2025