Кровоносна система: легеневий і системний кола

Кровоносна система є основною системою органів організму. Ця система транспортує кисень і поживні речовини в крові до всіх клітин організму. Окрім транспортування поживних речовин, кровоносна система також збирає відходи, що утворюються в результаті метаболічних процесів, і доставляє їх до інших органів для утилізації.

Кровоносна система, яку іноді називають серцево-судинною системою , складається з серця , кровоносних судин і крові. Серце забезпечує «м’яз», необхідний для перекачування крові по всьому тілу. Кровоносні судини – це канали, по яких транспортується кров, і кров містить цінні поживні речовини та кисень, необхідні для підтримки тканин і органів. Кровоносна система забезпечує циркуляцію крові по двох колах: легеневому і системному.

Функція кровоносної системи

Кровоносна система виконує ряд життєво важливих функцій в організмі. Ця система працює в поєднанні з іншими системами, щоб забезпечити правильну роботу організму.

• Дихальна система: система кровообігу та дихальна система забезпечують дихання . Кров з високим вмістом вуглекислого газу транспортується в легені , де вуглекислий газ обмінюється на кисень. Потім кисень доставляється до клітин через кровообіг.
• Травна система: система кровообігу співпрацює з травною системою, щоб переносити поживні речовини, оброблені під час травлення ( вуглеводи , білки , жири тощо), до клітин. Більшість перетравлених поживних речовин потрапляє в кровообіг шляхом всмоктування через стінки кишечника.
• Ендокринна система: зв’язок між клітинами стає можливим завдяки співпраці між кровоносною та ендокринною системами . Кровоносна система регулює внутрішні умови організму, транспортуючи ендокринні гормони до цільових органів і з них.
• Видільна система: система кровообігу допомагає виводити токсини та відходи з організму, транспортуючи кров до таких органів, як печінка та нирки . Ці органи фільтрують відходи, включаючи аміак і сечовину, які видаляються з організму через систему виділення.
• Імунна система:лейкоцитиімунної системи , що борються з мікробами , транспортуються до місць інфекції за допомогою кровообігу.

Кровоносна система: легеневе коло

Легеневий кругообіг — це шлях кровообігу між серцем і легенями . Кров перекачується в різні частини тіла за допомогою процесу, відомого як серцевий цикл . Збіднена киснем кров повертається з тіла в праве передсердя серця двома великими венами , які називаються порожнистими венами . Електричні імпульси, створювані серцевою провідністю , викликають скорочення серця. В результаті кров з правого передсердя перекачується в правий шлуночок .

Під час наступного удару серця скорочення правого шлуночка надсилає збіднену киснем кров у легені через легеневу артерію . Ця артерія розгалужується на ліву і праву легеневі артерії. У легенях вуглекислий газ у крові обмінюється на кисень у легеневих альвеолах. Альвеоли — це невеликі повітряні мішечки, вкриті вологою плівкою, яка розчиняє повітря. В результаті гази можуть дифундувати через тонкий ендотелій мішків альвеол.

Тепер насичена киснем кров транспортується назад до серця легеневими венами . Легеневий кругообіг завершується, коли легеневі вени повертають кров до лівого передсердя серця. Коли серце знову скорочується, ця кров перекачується з лівого передсердя в лівий шлуночок, а потім в загальний кровотік.

Кровоносна система: системний ланцюг

Системне коло — це шлях циркуляції між серцем і рештою тіла (за винятком легенів). Після проходження через легеневе коло збагачена киснем кров у лівому шлуночку залишає серце через аорту . Ця кров циркулює від аорти до решти тіла різними великими та малими артеріями .

• Коронарні артерії : ці кровоносні судини відходять від висхідної аорти і постачають кров до серця.
• Брахіоцефальна артерія : ця артерія виходить з дуги аорти і розгалужується на більш дрібні артерії, щоб забезпечити кров’ю голову, шию та руки.
• Целіакія: Кров постачається до органів черевної порожнини через цю артерію, яка відгалужується від аорти.
• Селезінкова артерія: Відгалужуючись від чревної артерії, ця артерія постачає кров до селезінки , шлунка та підшлункової залози .
• Ниркові артерії: Відгалужуючись безпосередньо від аорти, ці артерії постачають кров до нирок .
• Загальні клубові артерії: черевна аорта ділиться на дві загальні клубові артерії в нижній частині живота. Ці артерії постачають кров до ніг і стоп.

Кров тече від артерій до менших артеріол і далі до капілярів. Обмін газом, поживними речовинами та відходами між кров’ю та тканинами організму відбувається в капілярах . У таких органах, як селезінка, печінка та кістковий мозок , які не мають капілярів, цей обмін відбувається в судинах, які називаються синусоїдами . Після проходження через капіляри або синусоїди кров транспортується до венул, вен, верхньої або нижньої порожнистих вен і назад до серця.

Лімфатична система і кровообіг

Лімфатична система відіграє важливу роль у належному функціонуванні кровоносної системи, повертаючи рідину в кров. Під час кровообігу рідина втрачається з кровоносних судин у капілярних руслах і просочується в навколишні тканини. Лімфатичні судини збирають цю рідину і направляють її до лімфатичних вузлів . Лімфатичні вузли фільтрують рідину мікробів, і рідина, або лімфа, зрештою повертається в кровообіг через вени, розташовані поблизу серця. Ця функція лімфатичної системи допомагає підтримувати артеріальний тиск і об’єм крові.

15.3B: Як працює кровоносна система людини

Кров рухається по артеріях, артеріолах, капілярах через сили, створюваної скороченням шлуночків.

Артеріальний тиск в артеріях.

Прилив крові, що виникає при кожному скороченні, передається через еластичні стінки всієї артеріальної системи, де його можна виявити як пульс. Навіть під час короткого інтервалу, коли серце розслаблене – називається діастолою – все ще існує тиск в артеріях. Коли серце скорочується – називається систолою – тиск збільшується.

Артеріальний тиск виражається двома числами, наприклад, 120/80. Перший – тиск під час систоли. Одиницею виміру є торр, у цьому прикладі тиск, еквівалентний тиску, що виробляється стовпчиком ртуті висотою 120 мм. Друге число – тиск при діастолі.

Хоча артеріальний тиск може сильно відрізнятися у людини, постійний високий тиск – особливо діастолічний тиск – може бути симптомом або причиною різних захворювань. Медичний термін для високого кров’яного тиску – гіпертонія.

Артеріальний тиск в капілярах

Тиск артеріальної крові в значній мірі розсіюється при надходженні крові в капіляри. Капіляри – це крихітні судини діаметром приблизно з еритроцитами (7,5 мкм). Хоча діаметр одного капіляра досить малий, кількість капілярів, що постачаються однією артеріолою, настільки велике, що загальна площа поперечного перерізу, доступна для потоку крові, збільшується. Тому тиск крові в міру її надходження в капіляри знижується.

Артеріальний тиск у венах

Коли кров виходить з капілярів і надходить в венули і вени, залишається невеликий тиск, щоб змусити її уздовж. Кров у венах нижче серця допомагає назад до серця м’язовим насосом. Це просто стискаючий ефект скорочення м’язів на вени, що проходять по ним. Односторонній приплив до серця досягається клапанами всередині вен.

Обмін між кров’ю і клітинами

За рідкісним винятком наша кров не вступає в безпосередній контакт з клітинами, які вона живить. У міру потрапляння крові в капіляри, що оточують тканинний простір, велика її частка фільтрується в тканинний простір. Саме ця інтерстиціальна або позаклітинна рідина (ЕКФ) приносить клітинам всі їх потреби і забирає у них продукти. Кількість і розподіл капілярів таке, що, ймовірно, жодна клітина не знаходиться далі 50 мкм від капіляра.

Коли кров надходить в артеріольний кінець капіляра, вона все ще знаходиться під тиском (близько 35 торр), що виробляється скороченням шлуночка. В результаті такого тиску значна кількість води і деякі плазмові білки фільтруються крізь стінки капілярів в тканинний простір. Таким чином, рідина, звана інтерстиціальною рідиною, є просто плазмою крові мінус більшість білків. Він має такий же склад і утворюється так само, як і нефрический фільтрат в нирках. Інтерстиціальна рідина купає клітини в тканинному просторі і речовини в ній можуть потрапляти в клітини шляхом дифузії або активного транспорту. Речовини, як і вуглекислий газ, можуть дифундувати з клітин і в інтерстиціальну рідину.

Біля венозного кінця капіляра артеріальний тиск сильно знижується (приблизно до 15 торр). Тут в гру вступає ще одна сила. Хоча склад інтерстиціальної рідини схожий на склад плазми крові, він містить меншу концентрацію білків, ніж плазма, і, отже, дещо більшу концентрацію води. Ця різниця встановлює осмотичний тиск. Хоча осмотичний тиск невеликий (~ 25 торр), воно більше, ніж артеріальний тиск на венозному кінці капіляра. Отже, рідина знову потрапляє сюди в капіляр.

Перший з чотирьох графіків (а) показує цей збалансований зв’язок у капілярному руслі; інші показують, що відбувається, коли система змінюється.

Малюнок 15.3.2.2 Співвідношення тиску в капілярах

Відносини тиску в капілярах.

Р _А = артеріальний тиск на артеріольному кінці капіляра.
P _V = артеріальний тиск на венульному кінці капіляра.
Горизонтальна лінія представляє осмотичний тиск крові.
Коли артеріальний тиск більше осмотичного, відбувається фільтрація інтерстиціальної рідини (стрілки, спрямовані вниз).
Коли артеріальний тиск менше осмотичного, відбувається реабсорбція інтерстиціальної рідини (стрілки вгору).

(а) Нормальна ситуація. Фільтрація і поглинання – це баланс.

(б) Результат розширення артеріол. Р _А збільшується і тканинний простір заглиблюється інтерстиціальної рідиною.

(c) Результат звуження артеріол. Р _А зменшується і інтерстиціальна рідина виводиться з тканинного простору.

(г) Результат зниженої концентрації білка в крові (наприклад, виникає під час тривалого недоїдання). Через зниженого осмотичного тиску (нижня горизонтальна лінія) рідина накопичується в тканинних просторах, що призводить до набряку.

Контроль капілярних ліжок

За оцінками, доросла людина має близько 60 000 миль (96 560 км) капілярів із загальною площею поверхні близько 800-1000 м 2 (площа більше трьох тенісних кортів). Загальний обсяг цієї системи становить приблизно 5 літрів, стільки ж, як і загальний обсяг крові. Однак якщо серце і магістральні судини повинні бути заповнені, всі капіляри не можуть бути заповнені відразу. Так відбувається постійне перенаправлення крові від органу до органу у відповідь на мінливі потреби організму. Під час енергійних вправ, наприклад, капілярні ложа в скелетних м’язах відкриваються за рахунок тих, що знаходяться в нутрощах. Зворотне відбувається після рясного прийому їжі.

У таблиці показано розподіл крові в організмі людини в стані спокою і під час енергійних фізичних навантажень. Відзначають збільшення кровопостачання робочих органів (скелетних м’язів і серця). Підвищене кровопостачання шкіри сприяє розсіюванню тепла, що виробляється м’язами. Відзначимо також, що кровопостачання мозку залишається постійним. Загальний кровотік під час фізичних вправ збільшується через більш прискореного серцебиття, а також більшого обсягу крові, що перекачується при кожному ударі.

Стінки артеріол укладені в гладку мускулатуру. Звуження артеріол зменшує приплив крові в капілярні русла, які вони постачають, тоді як розширення має протилежний ефект. Наприклад, під час небезпеки або іншого стресу артеріоли, що постачають скелетні м’язи, будуть розширені, тоді як нудьга тих, хто постачає органи травлення, зменшиться. Ці дії здійснюються

Місцевий контроль в капілярних ліжках

• Оксид азоту (NO) є потужним розширювачем артерій і артеріол.
  • Коли ендотеліальні клітини, які вистилають ці судини, стимулюються, вони синтезують оксид азоту. Він швидко дифундує в м’язові стінки судин, змушуючи їх розслаблятися.
  • Крім того, оскільки гемоглобін в еритроцитах вивільняє свій O ₂ в активно дихаючих тканині, знижений рН змушує його також виділяти NO, що допомагає розширити судини для задоволення підвищеної потреби тканини.

  Нітрогліцерин, який часто призначають для зменшення болю при стенокардії, робить це, виробляючи оксид азоту, який розслабляє стінки артерій і артеріол. Відпускається за рецептом препарат силденафіл цитрат (» Віагра «) робить те ж саме для судин, що постачають кров’ю статевий член. Ефекти цих двох препаратів є адитивними, і використання їх разом може призвести до небезпечного падіння артеріального тиску.

  Шок

  За деяких обставин капілярні ліжка можуть відкриватися без закриття інших в компенсації. Хоча обсяг крові залишається незмінним, артеріальний тиск різко знижується, оскільки басейни крові в капілярних руслах. Якщо не лікувати шок, як правило, смертельний.

  Шок також може бути наслідком сильної кровотечі. Серце може перекачувати тільки стільки крові, скільки отримує. Якщо недостатня кількість крові потрапляє назад до серця, її вихід – а значить і артеріальний тиск – падає. Тканини не отримують достатню кількість кисню. Особливо це критично для мозку і самого серця. Щоб впоратися з проблемою, артеріоли звужуються і закривають капілярні русла — крім мозку та серця. Це зменшує обсяг системи і сприяє підтримці нормального артеріального тиску.

  Повітряно-дихаючі хребетні, які тривалі періоди часу проводять під водою (наприклад, тюлені, пінгвіни, черепахи та алігатори), використовують подібний механізм, щоб забезпечити серйозне зменшення постачання киснем серця та мозку. Коли тварина пірнає, кровопостачання решти тіла різко знижується, так що те, що залишається кисень, буде доступним для тих органів, які потребують цього найбільше: мозку та серця.

  Регуляція артеріального тиску гормонами

  Однією з функцій нирки є контроль артеріального тиску і вжиття коригувальних заходів, якщо воно повинно впасти. Нирка робить це, виділяючи протеазу ренін.

  • Ренін діє на ангіотензиноген, плазмовий пептид, розщеплюючи фрагмент, що містить 10 амінокислот, званих ангіотензином I.
  • ангіотензин I розщеплюється пептидазою, що виділяється кровоносними судинами під назвою ангіотензинперетворюючий фермент (АПФ), що продукує ангіотензин II, який містить 8 амінокислот.
  • ангіотензин II
    • звужує стінки артеріол, закриваючи капілярні русла
    • стимулює проксимальні канальці в нирці до реабсорбції іонів натрію
    • стимулює кору надниркових залоз до вивільнення альдостерону. Альдостерон змушує нирки відновлювати ще більше натрію і, отже, води
    • збільшує силу серцебиття
    • стимулює гіпофіз до вивільнення вазопресину

    Серце

    Підвищення артеріального тиску розтягує передсердя серця. Це запускає вивільнення передсердного натрійуретичного пептиду (АНП). АНП – пептид з 28 амінокислот. АНП знижує артеріальний тиск шляхом:

    • розслаблюючі артеріоли
    • пригнічення секреції реніну і альдостерону
    • пригнічення реабсорбції іонів натрію в збиральних протоках нирок

    Вплив на нирки зменшує реабсорбцію ними води, тим самим збільшуючи потік сечі та кількість натрію, що виділяється в ній (Ці дії дають АНП свою назву: натрій = натрій; урез = сечовипускання). Чистий ефект від цих дій полягає в зниженні артеріального тиску за рахунок зменшення обсягу крові в системі.

    Автори та атрибуція