KARDIOVASKULÁRNY SYSTÉM: FYZIOLÓGIA, FUNKCIE ORGÁNOV, HISTOLÓGIA - ANATÓMIA A FYZIOLÓGIA - 2026

Kardiovaskulárny systém je komplexný sada krvných ciev, ktoré dopravuje látky medzi bunkami a krvi, a medzi krvou a životného prostredia. Jeho zložkami sú srdce, krvné cievy a krv.

Funkcie kardiovaskulárneho systému sú: 1) distribuuje kyslík a živiny do tkanív tela; 2) transportujú oxid uhličitý a produkty metabolického odpadu z tkanív do pľúc a vylučovacích orgánov; 3) prispievajú k fungovaniu imunitného systému a termoregulácii.

Zdroj: Edoarado

Srdce funguje ako dve pumpy, jedna pre pľúcny obeh a druhá pre systémovú. Obidve krvné obehy vyžadujú, aby sa srdcové komory riadne usporiadali a krv sa jednosmerne pohybovala.

Pľúcna cirkulácia je prietok krvi medzi pľúcami a srdcom. Umožňuje výmenu krvných plynov a pľúcnych alveol. Systémová cirkulácia je prietok krvi medzi srdcom a zvyškom tela, s výnimkou pľúc. Zahŕňa krvné cievy vo vnútri a mimo orgánov.

Štúdium vrodených srdcových chorôb umožnilo veľký pokrok v porozumení anatómie srdca u novorodencov a dospelých a génov alebo chromozómov zapojených do vrodených chýb.

Veľké množstvo srdcových chorôb získaných v priebehu života závisí od faktorov, ako je vek, pohlavie alebo rodinná anamnéza. Zdravá strava, fyzické cvičenie a lieky môžu týmto chorobám predchádzať alebo ich kontrolovať.

Spoľahlivá diagnóza chorôb obehového systému bola umožnená technologickým pokrokom v zobrazovaní. Podobne pokrok v chirurgii umožnil napraviť väčšinu vrodených chýb a mnoho vrodených chorôb.

Anatómia a histológia srdca

kamery

Srdce má funkčne odlišnú ľavú a pravú stranu. Každá strana komory je rozdelená do dvoch komôr, horná časť sa nazýva predsieň a dolná komora sa nazýva komora. Obe komory sú tvorené primárne špeciálnym typom svalu nazývaného kard.

Predsieň alebo horné komory sú od seba oddelené medzistavovým septom. Komory alebo dolné komory sú oddelené interventrikulárnym septom. Stena pravej predsiene je tenká a do jej vnútra vychádzajú tri žily: nadradená a dolná vena cava a koronárny sínus. Táto krv pochádza z tela.

Časti srdca. Zdroj: Diagram_of_the_human_heart_ (cropped) _pt.svg: Rhcastilhosderivative work: Ortisa

Stena ľavej predsiene je trikrát silnejšia ako pravá. Štyri pľúcne žily vypúšťajú okysličenú krv do ľavej predsiene. Táto krv pochádza z pľúc.

Steny komôr, najmä vľavo, sú omnoho hrubšie ako steny predsiení. Pľúcna tepna začína od pravej komory, ktorá smeruje krv do pľúc. Aorta začína z ľavej komory, ktorá smeruje krv do zvyšku tela.

Vnútorný povrch komôr je rebrovaný, so zväzkami a pásmi svalov, ktoré sa nazývajú trabekulae carneae. Papilárne svaly vyčnievajú do dutiny komôr.

ventily

Každý otvor komôr je chránený ventilom, ktorý zabraňuje návratu krvi. Existujú dva typy chlopne: atrioventrikulárny (mitrálny a trikuspidálny) a semilunárny (pľúcny a aortálny).

Mitrálna chlopňa, ktorá je bicuspid, spája ľavú predsieň (predsieň) s komorou na tej istej strane. Trikuspidálny ventil spája pravú predsieň (predsieň) s komorou na tej istej strane.

Cuspy sú záhyby endokardu v tvare listov (membrána vystužená vláknitým spojivovým tkanivom). Cuspy a papilárne svaly atrioventrikulárnych chlopní sú spojené štruktúrami, ktoré sa nazývajú chordae tendinae, v tvare tenkých kordov.

Semilunárne ventily sú vreckové štruktúry. Pľúcna chlopňa zložená z dvoch letákov spája pravú komoru s pľúcnou tepnou. Aortálna chlopňa, zložená z troch letákov, spája ľavú komoru s aortou.

Pás vláknitého spojivového tkaniva (medzikruží fibrózy), ktorý oddeľuje predsieň od komôr, poskytuje povrchy na pripojenie svalov a vloženie chlopne.

stena

Stenu srdca tvoria štyri vrstvy: endokard (vnútorná vrstva), myokard (vnútorná stredná vrstva), epikard (vonkajšia stredná vrstva) a perikard (vonkajšia vrstva).

Endokard je tenká vrstva buniek podobná endotelu krvných ciev. Myokard obsahuje sťahovacie prvky srdca.

Myokard pozostáva zo svalových buniek. Každá z týchto buniek má myofibrily, ktoré tvoria kontraktilné jednotky nazývané sarkoméry. Každý sarkomér má aktínové vlákna, ktoré vyčnievajú z opačných línií a sú usporiadané okolo hrubých myozínových vlákien.

Epikardium je vrstva mezoteliálnych buniek preniknutá koronárnymi cievami vedúcimi k myokardu. Tieto cievy dodávajú tepnovej krvi do srdca.

Perikard je voľná vrstva epitelových buniek, ktorá spočíva na spojivovom tkanive. Tvorí membránový vak, v ktorom je srdce zavesené. Je pripevnená pod bránicu, po stranách k pohrudnici a pred hrudnou kosťou.

Histológia cievneho systému

Veľké krvné cievy majú trojvrstvovú štruktúru, a to: tunica intima, tunica media a tunica adventitia.

Tunica intima, čo je najvnútornejšia vrstva, je monovrstva endotelových buniek pokrytá elastickým tkanivom. Táto vrstva riadi vaskulárnu permeabilitu, vazokonstrikciu, angiogenézu a reguluje koaguláciu.

Tunika intima žíl rúk a nôh má ventily, ktoré bránia spätnému toku krvi a smerujú ju do srdca. Tieto chlopne pozostávajú z endotelu a malého spojivového tkaniva.

Médium tunica, ktoré je medzivrstvou, je oddelené od intímy vnútornou elastickou vrstvou zloženou z elastínu. Médium tunica je zložené z buniek hladkého svalstva, vložených do extracelulárnej matrice a elastických vlákien. V tepnách je tunikové médium silné, zatiaľ čo v žilách je tenké.

Tunica adventitia, ktorá je najvzdialenejšou vrstvou, je najsilnejšou z týchto troch vrstiev. Skladá sa z kolagénu a elastických vlákien. Táto vrstva je obmedzujúcou bariérou, ktorá chráni cievy pred expanziou. Vo veľkých artériách a žilách obsahuje adventícia vazasa, malé krvné cievy, ktoré zásobujú cievnu stenu kyslíkom a živinami.

Fyziológia srdca

Hnací systém

Pravidelná kontrakcia srdca je výsledkom prirodzeného rytmu srdcového svalu. Kontrakcia začína v predsieňach. Sleduje kontrakciu komôr (predsieňový a komorový systol). Nasleduje relaxácia predsieňových a komorových komôr (diastola).

Za spustenie elektrickej aktivity a jej prenos do všetkých častí myokardu je zodpovedný špecializovaný systém vedenia srdca. Tento systém pozostáva z:

- dve malé masy špecializovaného tkaniva, a to: sinoatriálny uzol (SA uzol) a atrioventrikulárny uzol (AV uzol).

- Jeho zväzok s pobočkami a systémom Purkinje, ktorý sa nachádza v komorách.

V ľudskom srdci je uzol SA umiestnený v pravej predsieni, vedľa hornej dutej žily. AV uzol je umiestnený v pravej zadnej časti medzizubného septa.

Rytmické srdcové kontrakcie pochádzajú zo spontánne generovaného elektrického impulzu v uzle SA. Rýchlosť generovania elektrických impulzov je riadená kardiostimulátormi v tomto uzle.

Pulz generovaný v SA uzle prechádza AV uzlom. Potom pokračuje zväzkom Jeho a jeho vetiev smerom k Purkinjskému systému vo ventrikulárnom svale.

Srdcový sval

Bunky srdcového svalu sú spojené interkalovanými diskami. Tieto bunky sú navzájom spojené v sérii a paralelne, a tak tvoria svalové vlákna.

Bunkové membrány interkalovaných diskov sa navzájom spájajú a vytvárajú priepustné komunikačné spoje, ktoré umožňujú rýchlu difúziu iónov a teda elektrický prúd. Pretože všetky bunky sú elektricky spojené, srdcový sval sa považuje za funkčné elektrické syncytium.

Srdce sa skladá z dvoch syncytov:

- Jedna z predsiení vytvorená stenami predsiení.

- Komora vytvorená zo stien komôr.

Toto rozdelenie srdca umožňuje predsieňam sťahovať sa krátko pred kontraktúrami komôr, čím sa srdcová pumpa efektívne.

Akčný potenciál srdcového svalu

Distribúcia iónov cez bunkovú membránu vytvára rozdiel v elektrickom potenciáli medzi vnútornou a vonkajšou časťou bunky, čo je známe ako membránový potenciál.

Pokojový membránový potenciál cicavčej srdcovej bunky je -90 mV. Stimul vytvára akčný potenciál, čo je zmena membránového potenciálu. Tento potenciál sa šíri a je zodpovedný za začiatok kontrakcie. Akčný potenciál sa odohráva vo fázach.

Vo fáze depolarizácie sa stimuluje srdcová bunka a dôjde k otvoreniu napäťovo riadených sodíkových kanálov a vstupu sodíka do bunky. Pred uzavretím kanálov membránový potenciál dosiahne +20 mV.

V počiatočnej repolarizačnej fáze sa sodíkové kanály uzavrú, bunka sa začne repolarizovať a draselné ióny opúšťajú bunku cez draselné kanály.

Vo fáze plató dôjde k otvoreniu vápnikových kanálov a k rýchlemu uzavretiu draslíkových kanálov. Fáza rýchlej repolarizácie, uzavretie vápnikových kanálov a pomalé otvorenie draslíkových kanálov vrátia bunku do pokojového potenciálu.

Zmluvná reakcia

Otvorenie vápnikových kanálov závislých od napätia vo svalových bunkách je jednou z depolarizačných udalostí, ktoré umožňujú Ca ⁺² vstúpiť do myokardu. Ca ⁺² je efektor, ktorý spája depolarizáciu a srdcovú kontrakciu.

Po depolarizácii buniek, Ca ² dôjde vstup , ktorý spúšťa uvoľňovanie prídavného Ca ^{+ 2} cez Ca ^{+ 2-} kanálov citlivých na sarkoplazmatického retikula. To stokrát zvyšuje koncentráciu Ca ⁺² .

Kontraktilná reakcia srdcového svalu začína po depolarizácii. Keď sa svalové bunky repolarizujú, pakkoplazmatické retikulum reabsorbuje prebytok Ca ⁺² . Koncentrácia Ca ^{+2 sa} vráti na pôvodnú úroveň, čo umožňuje svalu relaxovať.

Vyhlásenie Starlingovho zákona o srdci je „energia uvoľnená počas kontrakcie závisí od dĺžky počiatočného vlákna“. V pokoji je počiatočná dĺžka vlákien určená stupňom diastolického plnenia srdca. Tlak, ktorý sa vyvinie v komore, je úmerný objemu komory na konci fázy plnenia.

Funkcia srdca: srdcový cyklus a elektrokardiogramy

V neskorej diastole sú mitrálne a trikuspidálne chlopne otvorené a aortálne a pľúcne chlopne sú zatvorené. Počas diastoly krv vstupuje do srdca a napĺňa predsieň a komory. Pri expanzii komôr a uzatváraní AV ventilov sa rýchlosť plnenia spomaľuje.

Kontrakcia predsieňových svalov alebo predsieňového systolu redukuje foraminu nadradenej a dolnej vena cava a pľúcnu žilu. Krv má sklon zadržiavať v srdci zotrvačnosť pohybu prichádzajúcej krvi.

Začne sa komorová kontrakcia alebo komorová systola a AV ventily sa uzavrú. Počas tejto fázy sa komorový sval málo skracuje a myokard tlačí krv do komory. Nazýva sa to izovolumický tlak, ktorý trvá, kým tlak v komore neprekročí tlak v aorte a pľúcnej tepne a jej ventiloch otvorených.

Meranie fluktuácií potenciálu srdcového cyklu sa odráža na elektrokardiograme: P vlna sa vytvára depolarizáciou predsiení; v komplexe QRS dominuje komorová depolarizácia; T vlna je repolarizácia komôr.

Fungovanie obehového systému

súčasti

Obeh je rozdelený na systémové (alebo periférne) a pľúcne. Zložkami obehového systému sú žily, venuly, artérie, artérie a kapiláry.

Vély dostávajú krv z kapilár a postupne sa spájajú s veľkými žilami. Žily prenášajú krv späť do srdca. Tlak v žilovom systéme je nízky. Steny cievy sú tenké, ale dostatočne svalnaté, aby sa stiahli a rozšírili. To im umožňuje byť kontrolovateľným rezervoárom krvi.

Funkcia tepien slúži na transport krvi pod vysokým tlakom do tkanív. Z tohto dôvodu majú tepny silné cievne steny a krv sa pohybuje vysokou rýchlosťou.

Arterioly sú malé vetvy arteriálneho systému, ktoré pôsobia ako kontrolné kanály, cez ktoré sa krv prenáša do kapilár. Arterioly majú silné svalové steny, ktoré sa môžu niekoľkokrát sťahovať alebo rozširovať. To umožňuje artériám meniť tok krvi podľa potreby.

Kapiláry sú malé cievy v arteriol, ktoré umožňujú výmenu živín, elektrolytov, hormónov a ďalších látok medzi krvou a intersticiálnou tekutinou. Kapilárne steny sú tenké a majú veľa pórov, ktoré sú priepustné pre vodu a malé molekuly.

tlak

Keď sa komory zmenšujú, vnútorný tlak ľavej komory sa zvyšuje z nuly na 120 mm Hg. To spôsobí, že sa aortálna chlopňa otvorí a prietok krvi sa vytlačí do aorty, ktorá je prvou tepnou systémového obehu. Maximálny tlak počas systoly sa nazýva systolický tlak.

Aortálna chlopňa sa potom uzavrie a ľavá komora sa uvoľní, takže krv môže vstúpiť z ľavej predsiene cez mitrálnu chlopňu. Obdobie relaxácie sa nazýva diastola. Počas tejto doby tlak klesne na 80 mm Hg.

Rozdiel medzi systolickým a diastolickým tlakom je preto 40 mm Hg a označuje sa ako pulzný tlak. Komplexný arteriálny strom znižuje tlak pulzácií, takže s niekoľkými pulzáciami je prietok krvi do tkanív kontinuálny.

Kontrakcia pravej komory, ku ktorej dochádza súčasne s ľavou, tlačí krv cez pľúcnu chlopňu a do pľúcnej tepny. Je rozdelená na malé tepny, artérie a kapiláry pľúcneho obehu. Pľúcny tlak je oveľa nižší (10–20 mm Hg) ako systémový tlak.

Obehová reakcia na krvácanie

Krvácanie môže byť vonkajšie alebo vnútorné. Ak sú veľké, vyžadujú okamžitú lekársku pomoc. Významné zníženie objemu krvi spôsobuje pokles krvného tlaku, čo je sila, ktorá pohybuje krvou v obehovom systéme a poskytuje kyslík, ktorý tkanivá potrebujú, aby zostal nažive.

Pokles krvného tlaku je vnímaný baroreceptormi, ktoré znižujú ich prietok. Kardiovaskulárne centrum mozgového kmeňa nachádzajúce sa v spodnej časti mozgu detekuje zníženú aktivitu bazoreceptorov, ktorá uvoľňuje sériu homeostatických mechanizmov, ktoré sa snažia obnoviť normálny krvný tlak.

Medulárne kardiovaskulárne centrum zvyšuje sympatickú stimuláciu pravého sinoatriálneho uzla, ktorá: 1) zvyšuje kontrakciu srdcového svalu a zvyšuje objem krvi čerpanej v každom pulze; 2) zvyšuje počet úderov za jednotku času. Oba procesy zvyšujú krvný tlak.

Súčasne kardiovaskulárne centrum stimuluje kontrakciu (vazokonstrikciu) určitých krvných ciev, čo núti časť krvi, ktorú obsahujú, presunúť sa do zvyšku krvného obehu vrátane srdca, čím sa zvyšuje krvný tlak.

Obehová reakcia na cvičenie

Počas cvičenia zvyšujú telesné tkanivá potrebu kyslíka. Preto by sa mala počas extrémneho aeróbneho cvičenia rýchlosť čerpania krvi srdcom zvyšovať z 5 na 35 litrov za minútu. Najviditeľnejším mechanizmom na dosiahnutie tohto cieľa je zvýšenie počtu úderov srdca za jednotku času.

Zvýšenie pulzácií je sprevádzané: 1) arteriálnou vazodilatáciou vo svaloch; 2) vazokonstrikcia v tráviacom a obličkovom systéme; 3) vazokonstrikcia žíl, ktorá zvyšuje žilový návrat do srdca a tým aj množstvo krvi, ktoré môže pumpovať. Svaly tak dostávajú viac krvi, a tým viac kyslíka

Nervový systém, najmä stredné kardiovaskulárne centrum, hrá v týchto odpovediach na cvičenie prostredníctvom sympatických stimulov zásadnú úlohu.

embryológie

V 4. týždni ľudského embryonálneho vývoja sa obehový systém a krv začnú formovať do „krvných ostrovčekov“, ktoré sa objavujú v mezodermálnej stene žĺtkového vaku. Do tejto doby je embryo príliš veľké na to, aby sa distribúcia kyslíka mohla uskutočniť iba difúziou.

Prvá krv pozostávajúca z jadrových erytrocytov, ako sú krv plazov, obojživelníkov a rýb, pochádza z buniek nazývaných hemangioblasty, ktoré sa nachádzajú na „krvných ostrovoch“.

V 6. až 8. týždni sa krvná produkcia, pozostávajúca z typických červených krviniek bez jadra cicavcov, začína presunúť do pečene. Do šiesteho mesiaca kolonizujú erytrocyty kostnú dreň a ich produkcia v pečeni začína klesať a prestáva v skorom novorodeneckom období.

Embryonálne krvné cievy sú tvorené tromi mechanizmami:

- koalescencia in situ (vaskulogenéza).

- Migrácia endotelových prekurzorových buniek (angioblastov) smerom k orgánom.

- Vývoj z existujúcich ciev (angiogenéza).

Srdce vychádza z mezodermu a začína biť vo štvrtom týždni tehotenstva. Počas vývoja krčných a cefalických oblastí tvoria prvé tri vetvy oblúka embrya karotický arteriálny systém.

Choroby: čiastočný zoznam

Aneurizmus . Rozšírenie slabého segmentu tepny spôsobeného krvným tlakom.

Arytmia . Odchýlka od normálnej pravidelnosti srdcového rytmu v dôsledku poruchy elektrického vedenia srdca.

Ateroskleróza . Chronické ochorenie spôsobené ukladaním (plakov) lipidov, cholesterolu alebo vápnika na endotel veľkých tepien.

Vrodené chyby . Abnormality genetického alebo environmentálneho pôvodu obehového systému prítomného pri narodení.

Dyslipidémie . Abnormálne hladiny lipoproteínov v krvi. Lipoproteíny prenášajú lipidy medzi orgánmi.

Endokarditída . Zápal endokardu spôsobený bakteriálnou a niekedy hubovou infekciou.

Cerebrovaskulárne ochorenie . Náhle poškodenie v dôsledku zníženého prietoku krvi v časti mozgu.

Chlopňová choroba . Zlyhanie mitrálnej chlopne, aby sa zabránilo nesprávnemu toku krvi.

Zlyhanie srdca . Neschopnosť srdca účinne sa sťahovať a relaxovať, znižovať jeho výkon a zhoršovať cirkuláciu.

Hypertenzia . Krvný tlak vyšší ako 140/90 mm Hg. Vytvára aterogenézu poškodením endotelu

Infarkt . Smrť časti myokardu spôsobená prerušením prietoku krvi trombom uviaznutým v koronárnej artérii.

Kŕčové žily a hemoroidy . Ovčie kiahne sú žily, ktoré boli rozptýlené krvou. Hemoroidy sú skupiny kŕčových žíl v konečníku.

Referencie

1. Aaronson, PI, Ward, JPT, Wiener, CM, Schulman, SP, Gill, JS 1999. Kardiovaskulárny systém v skratke Blackwell, Oxford.
2. Artman, M., Benson, DW, Srivastava, D., Joel B. Steinberg, JB, Nakazawa, M. 2005. Kardiovaskulárny vývoj a vrodené malformácie: molekulárne a genetické mechanizmy. Blackwell, Malden.
3. Barrett, KE, Brooks, HL, Barman, SM, Yuan, JX-J. 2019. Ganong's review of medical fyziologiology. McGraw-Hill, New York.
4. Burggren, WW, Keller, BB 1997. Vývoj kardiovaskulárnych systémov: molekuly k organizmom. Cambridge, Cambridge.
5. Dzau, VJ, Duke, JB, Liew, C.-C. 2007. Kardiovaskulárna genetika a genomika pre kardiológa, Blackwell, Malden.
6. Farmer, CG1999. Vývoj kardio pulmonálneho systému stavovcov. Ročný prehľad o fyziologii, 61, 573 - 592.
7. Gaze, DC 2012. Kardiovaskulárny systém - fyziológia, diagnostika a klinické implikácie. InTech, Rijeka.
8. Gittenberger-de Groot, AC, Bartelings, MM, Bogers, JJC, Boot, MJ, Poelmann, RE 2002. Embryológia spoločného arteriálneho kmeňa. Pokrok v pediatrickej kardiológii, 15, 1-8.
9. Gregory K. Snyder, GK, Sheafor, BA 1999. Červené krvinky: ústredný bod vo vývoji obehového systému stavovcov. American Zoologist, 39, 89 - 198.
10. Hall, JE 2016. Guyton and Hall učebnica lekárskej fyziológie. Elsevier, Philadelphia.
11. Hempleman, SC, Warburton, SJ 2013. Porovnávacia embryológia karotického tela. Respiratory Physiology & Neurobiology, 185, 3–8.
12. Muñoz-Chápuli, R., Carmona, R., Guadix, JA, Macías, D., Pérez-Pomares, JM 2005. Pôvod endotelových buniek: prístup evo-devo pre prechod bezstavovcov / stavovcov obehového systému , Evolution & Development, 7, 351 - 358.
13. Rogers, K. 2011. Kardiovaskulárny systém. Britannica Educational Publishing, New York.
14. Safar, ME, Frohlich, ED 2007. Ateroskleróza, veľké artérie a kardiovaskulárne riziko. Karger, Bazilej.
15. Saksena, FB 2008. Farebný atlas miestnych a systémových príznakov kardiovaskulárnych chorôb. Blackwell, Malden.
16. Schmidt-Rhaesa, A. 2007. Vývoj orgánových systémov. Oxford, Oxford.
17. Taylor, RB 2005. Taylorove kardiovaskulárne choroby: Príručka. Springer, New York.
18. Topol, EJ, a kol. 2002. Učebnica kardiovaskulárnej medicíny. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia.
19. Whittemore, S., Cooley, DA 2004. Obehový systém. Chelsea House, New York.
20. Willerson, JT, Cohn, JN, Wellens, HJJ, Holmes, DR, Jr. 2007. Kardiovaskulárna medicína. Springer, Londýn.