SISTEMUL CARDIOVASCULAR: FIZIOLOGIE, FUNCȚII ALE ORGANELOR, HISTOLOGIE - ANATOMIE ȘI FIZIOLOGIE

Sistemul cardiovascular este un set complex de vase de sânge care transportă substanțe între celule și sânge și între sânge și mediu. Componentele sale sunt inima, vasele de sânge și sângele.

Funcțiile sistemului cardiovascular sunt: 1) distribuirea oxigenului și a substanțelor nutritive pe țesuturile corpului; 2) transportul dioxidului de carbon și a deșeurilor metabolice de la țesuturi la plămâni și organe excretorii; 3) contribuie la funcționarea sistemului imunitar și la termoreglare.

Sursa: Edoarado

Inima acționează ca două pompe, una pentru circulația pulmonară și una pentru cea sistemică. Ambele circulații necesită camerele inimii să se contracte într-o manieră ordonată, mișcând sângele unidirecțional.

Circulația pulmonară este fluxul de sânge între plămâni și inimă. Permite schimbul de gaze din sânge și alveole pulmonare. Circulația sistemică este fluxul de sânge între inimă și restul corpului, cu excepția plămânilor. Ea implică vasele de sânge în interiorul și în afara organelor.

Studiul bolilor congenitale de inimă a permis mari progrese în înțelegerea anatomiei inimii la nou-născuți și adulți, precum și a genelor sau cromozomilor implicați în defecte congenitale.

Un număr mare de boli de inimă dobândite în timpul vieții depind de factori precum vârsta, sexul sau istoricul familial. O dietă sănătoasă, exerciții fizice și medicamente pot preveni sau controla aceste boli.

Diagnosticul de încredere al bolilor sistemului circulator a fost posibil prin progresele tehnologice în imagistică. În mod similar, progresele chirurgicale au permis remedierea majorității defectelor congenitale și a multor boli necongenitale.

Anatomia și histologia inimii

Camere foto

Inima are o latură funcțională stângă și dreaptă. Fiecare parte a compartimentului este împărțită în două camere, una superioară numită atrium și una inferioară numită ventricul. Ambele camere sunt alcătuite în principal dintr-un tip special de mușchi numit cardiac.

Atriile sau camerele superioare sunt separate de septul interatrial. Ventriculele, sau camerele inferioare, sunt separate de septul interventricular. Peretele atriului drept este subțire. Trei vene descarcă sânge în interiorul său: vena cava superioară și inferioară și sinusul coronarian. Acest sânge provine din corp.

Părți ale inimii. Sursa: Diagrama_de_the_human_heart_ (decupată) _pt.svg: Rhcastilhosderivative: Ortisa

Peretele atriului stâng este de trei ori mai gros decât cel drept. Patru vene pulmonare descarcă sânge oxigenat în atriul stâng. Acest sânge provine din plămâni.

Pereții ventriculilor, în special stânga, sunt mult mai groși decât cel al atriilor. Artera pulmonară pornește de la ventriculul drept, care direcționează sângele către plămâni. Aorta pornește de la ventriculul stâng, care direcționează sângele către restul corpului.

Suprafața internă a ventriculelor este nervoasă, cu mănunchiuri și benzi de mușchi, numite trabecule carneae. Mușchii papilari se proiectează în cavitatea ventriculelor.

supape

Fiecare deschidere a ventriculelor este protejată de o supapă care împiedică întoarcerea fluxului de sânge. Există două tipuri de valve: atrioventricular (mitral și tricuspid) și semilunar (pulmonar și aortic).

Valva mitrală, care este bicuspidă, leagă atriul stâng (atriul) cu ventriculul din aceeași parte. Valva tricuspidă conectează atriul drept (atriul) cu ventriculul din aceeași parte.

Cuspii sunt pliuri în formă de frunze ale endocardului (o membrană întărită cu țesut conjunctiv fibros). Cuspii și mușchii papilari ai valvelor atrioventriculare sunt uniți de structuri, numite tendine chordae, sub formă de corzi subțiri.

Ventilele semilunare sunt structuri în formă de buzunar. Valva pulmonară, compusă din două pliante, leagă ventriculul drept cu artera pulmonară. Valva aortică, compusă din trei pliante, leagă ventriculul stâng cu aorta.

O bandă de țesut conjunctiv fibros (annulus fibrosus), care separă atria de ventricule, oferă suprafețe pentru atașarea mușchilor și inserarea valvei.

Perete

Peretele inimii este format din patru straturi: endocard (strat interior), miocard (stratul interior interior), epicardul (stratul exterior exterior) și pericardul (stratul exterior).

Endocardul este un strat subțire de celule asemănător cu endoteliul vaselor de sânge. Miocardul conține elementele contractile ale inimii.

Miocardul este format din celule musculare. Fiecare dintre aceste celule are miofibrilele care formează unități contractile numite sarcomeres. Fiecare sarcomere are filamente de actină care se proiectează din linii opuse și sunt organizate în jurul filamentelor groase de miozină.

Epicardul este un strat de celule mezoteliale penetrate de vasele coronariene care duc la miocard. Aceste vase furnizează sânge arterial inimii.

Pericardul este un strat liber de celule epiteliale care se sprijină pe țesutul conjunctiv. Formează un sac membranos în care inima este suspendată. Este atașat mai jos de diafragmă, pe părțile laterale ale pleurei și în fața sternului.

Histologia sistemului vascular

Marile vase de sânge au o structură cu trei straturi și anume: tunica intima, tunica media și tunica adventitia.

Intima tunica, care este stratul interior, este un monostrat al celulelor endoteliale acoperite de țesut elastic. Acest strat controlează permeabilitatea vasculară, vasoconstricția, angiogeneza și reglează coagularea.

Intima tunica a venelor brațelor și picioarelor are valve care împiedică întoarcerea fluxului de sânge, direcționându-l spre inimă. Aceste valve constau din endoteliu și puțin țesut conjunctiv.

Mediul tunica, care este stratul intermediar, este separat de intima printr-o foaie elastică internă, compusă din elastină. Media tunica este compusă din celule musculare netede, încorporate într-o matrice extracelulară și fibre elastice. În artere, tunica media este groasă, în timp ce în vene este subțire.

Tunica adventitia, care este stratul cel mai exterior, este cel mai puternic dintre cele trei straturi. Este compus din colagen și fibre elastice. Acest strat este o barieră limitantă, protejând vasele de expansiune. În arterele și venele mari, adventitia conține vasa vasorum, mici vase de sânge care alimentează peretele vascular cu oxigen și nutrienți.

Fiziologia inimii

Sistem de conducere

Contracția regulată a inimii este rezultatul ritmului inerent al mușchiului cardiac. Contracția începe în atrii. Urmează contracția ventriculelor (sistolă atrială și ventriculară). Urmează relaxarea camerelor atriale și ventriculare (diastole).

Un sistem specializat de conducere cardiacă este responsabil de arderea activității electrice și de transmiterea acesteia în toate părțile miocardului. Acest sistem constă din:

- Două mase mici de țesut specializat și anume: nodul sinoatrial (nodul SA) și nodul atrioventricular (nodul AV).

- Pachetul Său cu ramurile sale și sistemul Purkinje, localizat în ventricule.

În inima umană, nodul SA este situat în atriul drept, lângă vena cava superioară. Nodul AV este localizat în partea posterioară dreaptă a septului interatrial.

Contracțiile ritmice cardiace provin dintr-un impuls electric generat spontan la nodul SA. Viteza de generare a impulsurilor electrice este controlată de celulele de stimulator cardiac ale acestui nod.

Impulsul generat în nodul SA trece prin nodul AV. Apoi, continuă prin mănunchiul lui și al ramurilor sale către sistemul Purkinje, în mușchiul ventricular.

Muschi cardiac

Celulele musculare cardiace sunt conectate prin discuri intercalate. Aceste celule sunt conectate între ele în serie și în paralel și astfel formează fibre musculare.

Membranele celulare ale discurilor intercalate se contopește între ele, formând goluri permeabile care permit difuzarea rapidă a ionilor și deci a curentului electric. Deoarece toate celulele sunt conectate electric, se spune că mușchiul cardiac este funcțional un sinctium electric.

Inima este alcătuită din două sincitice:

- Cel al atriului, constituit din pereții atriilor.

- Ventriculul, format din pereții ventriculilor.

Această împărțire a inimii permite atriei să se contracte cu puțin timp înainte de contractarea ventriculelor, ceea ce face ca inima să pompeze eficient.

Potențial de acțiune a mușchiului cardiac

Distribuția ionilor pe membrana celulară produce o diferență de potențial electric între interiorul și exteriorul celulei, ceea ce este cunoscut sub numele de potențialul membranei.

Potențialul de odihnă al membranei unei celule cardiace de mamifer este de -90 mV. Un stimul produce un potențial de acțiune, care este o schimbare a potențialului de membrană. Acest potențial se răspândește și este responsabil pentru debutul contracției. Potențialul de acțiune se întâmplă în etape.

În faza de depolarizare, celula cardiacă este stimulată și are loc deschiderea canalelor de sodiu cu tensiune și intrarea de sodiu în celulă. Înainte de închiderea canalelor, potențialul membranei atinge +20 mV.

În faza inițială de repolarizare, canalele de sodiu se închid, celula începe să se repolarizeze, iar ionii de potasiu ies din celulă prin canalele de potasiu.

În faza de platou are loc deschiderea canalelor de calciu și închiderea rapidă a canalelor de potasiu. Faza rapidă de repolarizare, închiderea canalelor de calciu și deschiderea lentă a canalelor de potasiu readuc celula la potențialul său de repaus.

Răspuns contractil

Deschiderea canalelor de calciu dependente de tensiune în celulele musculare este unul dintre evenimentele depolarizării care permite intrarea Ca ⁺² în miocard. Ca ⁺² este un efect care combină depolarizarea și contracția cardiacă.

După depolarizarea celulelor, apare intrarea Ca ⁺² , care declanșează eliberarea de canale sensibile suplimentare Ca ⁺² prin Ca ^{+ 2-} sensibile în reticulul sarcoplasmic. Aceasta crește concentrația de Ca ^{+2 de} o sută de ori .

Răspunsul contractil al mușchiului cardiac începe după depolarizare. Când celulele musculare se repolarizează, reticulul saccoplasmic reabsorb excesul de Ca ⁺² . Concentrația de Ca ⁺² revine la nivelul inițial, permițând relaxarea mușchilor.

Afirmația legii inimii Starling este „energia eliberată în timpul contracției depinde de lungimea fibrei inițiale”. În repaus, lungimea inițială a fibrelor este determinată de gradul de umplere diastolică a inimii. Presiunea care se dezvoltă în ventricul este proporțională cu volumul ventriculului la sfârșitul fazei de umplere.

Funcția inimii: ciclul cardiac și electrocardiograme

În diastola târzie, valvele mitrale și tricuspide sunt deschise, iar valvele aortice și pulmonare sunt închise. Pe toată diastola, sângele intră în inimă și umple atriile și ventriculele. Viteza de umplere încetinește pe măsură ce ventriculele se extind și ventilele AV se închid.

Contracția mușchilor atriali sau a sistolei atriale reduce foramina vena cava superioară și inferioară și a venei pulmonare. Sângele tinde să fie ținut în inimă de inerția mișcării sângelui care intră.

Începe contracția ventriculară sau sistola ventriculară și valvele AV se închid. În această fază mușchiul ventricular se scurtează puțin și miocardul apasă sângele pe ventricul. Aceasta se numește presiune izovolumică, durează până când presiunea în ventricule depășește presiunea din aortă și artera pulmonară și valvele sale se deschid.

Măsurarea fluctuațiilor potențialului ciclului cardiac sunt reflectate în electrocardiogramă: unda P este produsă prin depolarizarea atriilor; complexul QRS este dominat de depolarizarea ventriculară; unda T este repolarizarea ventriculelor.

Funcționarea sistemului circulator

Componente

Circulația este împărțită în sistemică (sau periferică) și pulmonară. Componentele sistemului circulator sunt vene, venule, artere, arteriole și capilare.

Venulele primesc sânge din capilare și se contopesc treptat cu vene mari. Venele transportă sângele înapoi la inimă. Presiunea în sistemul venos este scăzută. Pereții vasului sunt subțiri, dar suficient de musculos pentru a se contracta și a se extinde. Acest lucru le permite să fie un rezervor de sânge controlabil.

Arterele au funcția de a transporta sângele sub presiune înaltă către țesuturi. Din această cauză, arterele au pereți vasculari puternici, iar sângele se mișcă cu viteză mare.

Arteriolele sunt ramuri mici ale sistemului arterial, care acționează ca conducte de control prin care sângele este transportat în capilare. Arteriolele au pereți musculari puternici care se pot contracta sau dilata de mai multe ori. Acest lucru permite arterelor să modifice fluxul de sânge, după cum este necesar.

Capilarele sunt vase mici din arteriole care permit schimbul de nutrienți, electroliți, hormoni și alte substanțe între sânge și lichidul interstițial. Pereții capilari sunt subțiri și au mulți pori permeabili la apă și molecule mici.

Presiune

Când ventriculele se contractă, presiunea internă a ventriculului stâng crește de la zero la 120 mm Hg. Aceasta face ca valva aortică să se deschidă și fluxul de sânge să fie expulzat în aortă, care este prima arteră a circulației sistemice. Presiunea maximă în timpul sistolei se numește presiune sistolică.

Valva aortică se închide apoi și ventriculul stâng se relaxează, astfel încât sângele poate intra din atriul stâng prin valva mitrală. Perioada de relaxare se numește diastolă. În această perioadă, presiunea scade la 80 mm Hg.

Diferența dintre presiunea sistolică și cea diastolică este, prin urmare, de 40 mm Hg, fiind denumită presiune puls. Arborele complex arterial reduce presiunea pulsiunilor, făcând, cu câteva pulsări, fluxul de sânge către țesuturi să fie continuu.

Contracția ventriculului drept, care apare simultan cu cel din stânga, împinge sângele prin valva pulmonară și în artera pulmonară. Aceasta este împărțită în artere mici, arteriole și capilare ale circulației pulmonare. Presiunea pulmonară este mult mai mică (10-20 mm Hg) decât presiunea sistemică.

Răspuns circulator la sângerare

Sângerarea poate fi externă sau internă. Când sunt mari, necesită îngrijiri medicale imediate. O scădere semnificativă a volumului de sânge determină o scădere a tensiunii arteriale, care este forța care mișcă sângele în sistemul circulator pentru a oferi oxigenul de care țesuturile au nevoie pentru a rămâne în viață.

Scăderea tensiunii arteriale este percepută de baroreceptori, care scad rata de descărcare a acestora. Centrul cardiovascular al trunchiului cerebral situat la baza creierului detectează o activitate scăzută a basoreceptorilor, ceea ce declanșează o serie de mecanisme homeostatice care încearcă să restabilească tensiunea arterială normală.

Centrul cardiovascular medular crește stimularea simpatică a nodului sinoatrial drept, care: 1) crește forța de contracție a mușchiului cardiac, crescând volumul de sânge pompat în fiecare puls; 2) crește numărul de bătăi pe unitatea de timp. Ambele procese cresc tensiunea arterială.

Simultan, centrul cardiovascular medular stimulează contracția (vasoconstricție) a anumitor vase de sânge, forțând o parte din sângele pe care îl conțin pentru a se deplasa în restul sistemului circulator, inclusiv inima, creșterea tensiunii arteriale.

Răspuns circulator la exercițiu

În timpul exercițiului fizic, țesuturile corpului își cresc nevoia de oxigen. Prin urmare, în timpul exercițiilor aerobice extreme, rata de pompare a sângelui prin inimă ar trebui să crească de la 5 la 35 de litri pe minut. Cel mai evident mecanism pentru a realiza acest lucru este creșterea numărului de bătăi cardiace pe unitatea de timp.

Creșterea pulsărilor este însoțită de: 1) vasodilatație arterială în mușchi; 2) vasoconstricție în sistemul digestiv și renal; 3) vasoconstricția venelor, ceea ce crește revenirea venoasă la inimă și, prin urmare, cantitatea de sânge pe care o poate pompa. Astfel, mușchii primesc mai mult sânge și, prin urmare, mai mult oxigen

Sistemul nervos, în special centrul cardiovascular medular, joacă un rol fundamental în aceste răspunsuri la exercitarea prin stimulări simpatice.

Embriologie

În săptămâna 4 a dezvoltării embrionare umane, sistemul circulator și sângele încep să se formeze în „insule de sânge” care apar în peretele mezodermic al sacului gălbenușului. Până în acest moment, embrionul începe să fie prea mare pentru ca distribuția oxigenului să fie realizată doar prin difuzie.

Primul sânge, format din eritrocite nucleate, precum cele ale reptilelor, amfibienilor și peștilor, este derivat din celule numite hemangioblaste, localizate în „insulele de sânge”.

În săptămânile 6–8, producția de sânge, formată din celule roșii din sângele roșu fără nucleu de mamifer, începe să se deplaseze către ficat. Până la luna 6, eritrocitele colonizează măduva osoasă, iar producția lor de către ficat începe să scadă, încetând în perioada neonatală timpurie.

Vasele de sânge embrionare sunt formate prin trei mecanisme:

- Coalescența in situ (vasculogeneză).

- Migrația celulelor precursoare endoteliale (angioblaste) către organe.

- Dezvoltare din vasele existente (angiogeneză).

Inima se ridică din mezoderm și începe să bată în a patra săptămână de gestație. În timpul dezvoltării regiunilor cervicale și cefalice, primele trei arcade ramurale ale embrionului formează sistemul arterial carotid.

Boli: listă parțială

Anevrism . Lărgirea unui segment slab al unei artere cauzate de tensiunea arterială.

Aritmie . Abaterea de la regularitatea normală a ritmului cardiac din cauza unui defect în conducta electrică a inimii.

Ateroscleroza . Boala cronică cauzată de depunerea (plăcile) lipidelor, colesterolului sau calciului pe endoteliul marilor artere.

Defecte congenitale . Anomalii de origine genetică sau de mediu ale sistemului circulator prezente la naștere.

Dislipidemii . Niveluri anormale de lipoproteine din sânge. Lipoproteinele transferă lipidele între organe.

Endocardita . Inflamarea endocardului cauzată de o infecție bacteriană și uneori fungică.

Boala cerebrovasculara . Deteriorarea bruscă datorată fluxului de sânge redus într-o parte a creierului.

Boala valvulară . Eșecul valvei mitrale pentru a preveni fluxul sanguin necorespunzător

Insuficiență a inimii . Incapacitatea inimii de a se contracta și de a se relaxa eficient, reducând performanța și compromitând circulația.

Hipertensiune arterială . Presiunea arterială mai mare de 140/90 mm Hg. Produce aterogeneză prin deteriorarea endoteliului

Infarct . Moartea unei părți a miocardului cauzată de întreruperea fluxului de sânge de către un tromb blocat într-o arteră coronariană.

Varice și hemoroizi . Varicela este o venă distinsă de sânge. Hemoroizii sunt grupuri de vene varicoase din anus.

Referințe

Aaronson, PI, Ward, JPT, Wiener, CM, Schulman, SP, Gill, JS 1999. Sistemul cardiovascular dintr-o privire Blackwell, Oxford.
Artman, M., Benson, DW, Srivastava, D., Joel B. Steinberg, JB, Nakazawa, M. 2005. Dezvoltare cardiovasculară și malformații congenitale: mecanisme moleculare și genetice. Blackwell, Malden.
Barrett, KE, Brooks, HL, Barman, SM, Yuan, JX-J. 2019. Revizuirea Ganong de fiziologie medicală. McGraw-Hill, New York.
Burggren, WW, Keller, BB 1997. Dezvoltarea sistemelor cardiovasculare: molecule pentru organisme. Cambridge, Cambridge.
Dzau, VJ, Duke, JB, Liew, C.-C. 2007. Genetica cardiovasculară și genomica pentru cardiolog, Blackwell, Malden.
Agricultor, CG1999. Evoluția sistemului cardio-pulmonar vertebrat. Analiza anuală de fiziologie, 61, 573–592.
Gaze, DC 2012. Sistemul cardiovascular - fiziologie, diagnostic și implicații clinice. InTech, Rijeka.
Gittenberger-de Groot, AC, Bartelings, MM, Bogers, JJC, Boot, MJ, Poelmann, RE 2002. Embriologia trunchiului arterial comun. Progresul în cardiologia pediatrică, 15, 1–8.
Gregory K. Snyder, GK, Sheafor, BA 1999. Globule roșii: piesa centrală în evoluția sistemului circulator vertebrat. Zoolog american, 39, 89–198.
Hall, JE 2016. Guyton and Hall manual de fiziologie medicală. Elsevier, Philadelphia.
Hempleman, SC, Warburton, SJ 2013. Embriologie comparativă a corpului carotid. Fiziologie respiratorie și neurobiologie, 185, 3–8.
Muñoz-Chápuli, R., Carmona, R., Guadix, JA, Macías, D., Pérez-Pomares, JM 2005. Originea celulelor endoteliale: o abordare evo-devo pentru tranziția invertebratului / vertebratului sistemului circulator . Evoluție și dezvoltare, 7, 351–358.
Rogers, K. 2011. Sistemul cardiovascular. Editura Britannica Educational, New York.
Safar, ME, Frohlich, ED 2007. Ateroscleroză, artere mari și risc cardiovascular. Karger, Basel.
Saksena, FB 2008. Atlas de culoare a semnelor locale și sistemice ale bolilor cardiovasculare. Blackwell, Malden.
Schmidt-Rhaesa, A. 2007. Evoluția sistemelor de organe. Oxford, Oxford.
Taylor, RB 2005. Bolile cardiovasculare ale lui Taylor: un manual. Springer, New York.
Topol, EJ și colab. 2002. Manual de medicină cardiovasculară. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia.
Whittemore, S., Cooley, DA 2004. Sistemul circulator. Chelsea House, New York.
Willerson, JT, Cohn, JN, Wellens, HJJ, Holmes, DR, Jr. 2007. Medicina cardiovasculară. Springer, Londra.

SISTEMUL CARDIOVASCULAR: FIZIOLOGIE, FUNCȚII ALE ORGANELOR, HISTOLOGIE - ANATOMIE ȘI FIZIOLOGIE - 2025