FIZJOLOGIA CZŁOWIEKA

WSTĘP

UKŁAD KRĄŻENIA

Literatura przedmiotu:

1. Traczyk W.Z. Trzebski A. (red) – Fizjologia człowieka z elementami fizjologii

stosowanej
i klinicznej, PZWL Warszawa, 2001,

2. Traczyk W.Z. – Fizjologia człowieka w zarysie, PZWL Warszawa, 2003,

3. Gołąb B. Traczyk W.Z. – Anatomia i fizjologia człowieka, Wyd. Ośrodka

Doradztwa
i Szkolenia Jaktorów, 1997,

4. Borodulin-Nadzieja L. (red.) – Fizjologia człowieka, Wyd. Med. Górnicki Wrocław,

2005,

5. Zawadzki M. Szafraniec R. Murawska-Ciałowicz E. – Fizjologia człowieka, Wyd.

Med. Górnicki Wrocław, 2006,

6. Hady St. – Zarys fizjologii człowieka, Wyd. WSP Rzeszów, 1996,

7. Górski J. (red) – Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego, PZWL Warszawa,

2001,

8. Jaskólski A. (red.) – Podstawy fizjologii wysiłku fizycznego z zarysem fizjologii

człowieka, Wyd. AWF Wrocław, 2002,

9. Kozłowski St. Nazar K. – Wprowadzenie do fizjologii klinicznej, PZWL Warszawa,

2003,

10.Hansen J.T. Koeppen B.M. – Atlas fizjologii człowieka Nettera, Urban&Partner

Wrocław, 2005,

11.Smith A. – Ciało, PZWL Warszawa, 1971,

Złożoność żywych

organizmów

• Fizjologia jest nauką o czynnościach żywych

organizmów (gr. physiologia – nauka o
naturze).

• Jedną z podstawowych ich właściwości jest

złożoność. Organizm składa się z elementów
wzajemnie oddziałujących na siebie w taki
sposób, że nawet ich częściowe usunięcie
powoduje, iż traci on swój indywidualny
charakter jako całość. Liczne elementy
składowe organizmu oddziałują na siebie na
zasadzie sprzężeń zwrotnych.

•

Szczególną cechą fizjologii wśród innych nauk

biomedycznych jest jej podejście integracyjne
(uwzględniające złożoność organizmu żywego),
określane także jako holistyczne (ang. whole – cały).
Oznacza ono badanie regulacji i adaptacji
czynnościowej w całej złożoności organizmu.

• Regulacją nazywa się działanie wzajemnych
powiązań czynnościowych, sprzężeń zwrotnych,
niezbędnych do funkcjonowania organizmu jako
całości. Ich upośledzenie powoduje chorobę, a
przekroczenie progu krytycznego, śmierć.

• Adaptacja to mechanizmy przystosowawcze do
zwiększonego obciążenia.

• Procesy te umożliwiają życie utrzymując złożoność
organizmu, jego homeostazę i homeodynamikę.

•

Homeostaza

Paradygmat C. Bernarda (1878) jako istota fizjologii:
„...stałość środowiska wewnętrznego stanowi
konieczny warunek życia, wolnego i niezależnego i
wszystkie mechanizmy życia, jakkolwiek rozmaite,
mają tylko jeden cel: zachowanie stałych warunków
dla życia w środowisku wewnętrznym organizmu...
organizm działa jak najczulsza z wag reagując
stosownym przeciwdziałaniem na wszystkie czynniki
zakłócające równowagę jego środowiska
wewnętrznego”.

Pojęcie homeostazy wg. W. Cannona : homeostaza
oznacza względną stałość parametrów
fizjologicznych, a także mechanizmy, które ją
podtrzymują. Jest to przeciwdziałanie zakłóceniom i
zachowanie dynamicznej równowagi organizmu.

• Homeodynamika.

W przeciwieństwie do homeostazy, oznacza ona
podtrzymanie zmian i zmienności fizjologicznych w
ciągu całego życia osobnika. Parametry fizjologiczne
ustawicznie fluktuują. U osób młodych i zdrowych
częściej i wyraźniej obserwuje się nieregularności.
Starość i choroba cechuje się mniejszym chaosem,
większą regularnością, usztywnieniem parametrów
fizjologicznych. Zmniejszenie stopnia chaosu
oznacza zmniejszenie stopnia złożoności układu, jest
objawem niekorzystnym, świadczącym o osłabieniu
zdolności adaptacyjnych. Chaos zapewnia
żywotność.

• Reakcje fizjologiczne przebiegają w określonych zakresach

parametrów środowiska wewnętrznego. W celu utrzymania

stałości tego środowiska działają mechanizmy kontrolujące

poziom wskaźników fizjologicznych. Regulacja funkcjonuje na

zasadzie ujemnego sprzężenia zwrotnego – podniesienie

wskaźnika ponad stan równowagi (normy) powoduje włączenie

mechanizmów regulacyjnych obniżających wskaźnik do wartości

wyjściowych.

• Regulacja wewnętrzna - w obrębie pojedynczej komórki lub

narządu.

• Regulacja zewnętrzna – za pośrednictwem trzech głównych

układów regulacyjnych integrujących komórki w jednolity

system czynnościowy umożliwiający przeżycie i adaptację:

- układ nerwowy,
- układ hormonalny,
- układ immunologiczny.

• Układ krążenia dostarcza do wszystkich tkanek
organizmu tlenu i ciągłego strumienia składników
odżywczych, usuwając produkty końcowe
metabolizmu.

•Jest to układ zamknięty zbudowany z:
-pompy (serce),
-wysokociśnieniowego systemu rozprowadzania
(tętnice),

-naczyń wymiany (naczynia włosowate),
-niskociśnieniowego systemu zbierania i powrotu
(żyły).

• Długość naczyń krwionośnych dorosłego człowieka
wynosi 160 000 km.

• W momencie rozkurczu w sercu znajduje się ok. 7%
krwi,
w łożysku włosowatym i żylnym ok. 70% całej jej
objętości.

• Serce – zasadniczą czynnością serca jest
przepompowywanie krwi z układu żylnego do tętniczego
przez krążenie płucne, gdzie ulega ona utlenowaniu.
Ilość przepompowywanej krwi jest przy prawidłowo
funkcjonującym układzie określona przez
zapotrzebowanie organizmu na tlen. Prawidłowy,
wydolny układ krążenia jest w stanie to
zapotrzebowanie pokryć.
Jeśli nie – mówi się o jego niewydolności.

• W mięśniu sercowym wyróżnia się:
-miocyty (element czynny) – 40% populacji komórkowej
mięśnia sercowego, ale aż 75% jego objętości,

- przestrzeń pozamiocytarna – pozakomórkowa
przestrzeń wodna, fibroblasty, włókna kolagenowe i
fibronektynowe,
el. ścian naczyń wieńcowych – przestrzeń ta stwarza
warunki, w jakich pracują miocyty.

• Stan obu elementów decyduje o czynności i
wydolności serca.

• Układ bodźcoprzewodzący serca.

Syncytium czynnościowe (zespólnia) – m. sercowy jest
specyficznym rodzajem mięśnia, w którym
depolaryzacja rozprzestrzenia się miedzy komórkami za
pomocą złącza niskooporowego (wstawki).

Serce kurczy się dzięki samopobudzeniu:

- węzeł zatokowo-przedsionkowy (rozrusznik serca,
węzeł pierwszorzędowy, nadawca rytmu) – ujście żyły
głównej górnej do prawego przedsionka – powolna
spoczynkowa depolaryzacja dzięki ciągłemu
przepływowi jonów bez bodźca
z zewnątrz, aktywność w spoczynku 70-80
pobudzeń/min.(HR),

- węzeł przedsionkowo-komorowy (drugorzędowy) –
samopobudzanie w rytmie 40-60 pobudzeń/min.

- pęczek Hisa (trzeciorzędowy) – rytm 15-40
pobudzeń/min.

- włókna Purkinjego.

• Częstość skurczów serca.

Częstość spoczynkowa zależy od czynności nadawcy
rytmu.

Układ autonomiczny przywspółczulny (n. błędny)
wydzielając acetylocholinę do nadawcy rytmu może
zmniejszyć częstość skurczów do 20-30/min. (ujemny
efekt chromotropowy).

Układ autonomiczny współczulny wydzielając
noradrenalinę do nadawcy rytmu może doprowadzić HR
do ok. 250/min. (dodatni efekt chromotropowy),
dwukrotnie zwiększyć siłę skurczu (dodatni efekt
inotropowy) i zwiększyć szybkość przewodzenia
pobudzenia (dodatni efekt dromotropowy).

W spoczynku przeważa czynność uk. przywspółczulnego
(bez impulsacji z części parasympatycznej HR ok.
100/min.), podczas wysiłku przeważa czynność uk.
współczulnego (max. HR 200-220/min.).

• Prędkość fali depolaryzacji.

Przedsionki i komory stanowią oddzielne syncytia
czynnościowe dzięki przegrodzeniu pierścieniami
włóknistymi. Umożliwia to rozdzielny skurcz obu części.

Węzeł pierwszorzędowy v = ok. 1m/s.

Węzeł drugorzędowy v = 2-5 cm/s (skurcz
przedsionków
i dopełnienie komór krwią – efekt prawa Franka-
Starlinga).

Pęczek Hisa v = 1,5 m/s.

Włókna Purkinjego v = 2-3 m/s (jednoczesny skurcz
komór)

Mięśnie komór v = 1 m/s.

Zmiany prędkości przewodzenia depolaryzacji
zwiększają efektywność skurczu.

•Diagnostyka mięśnia sercowego.

EKG jest zapisem prądów czynnościowych serca
dokonywanym za pomocą elektrod powierzchniowych.

- załamek P – depolaryzacja przedsionków
poprzedzająca skurcz przedsionków,

- zespół QRS – depolaryzacja w komorach
poprzedzająca skurcz komór,

-załamek T – repolaryzacja komór i rozkurcz komór.

Badanie spoczynkowe daje chwilowy obraz
czynnościowy serca, test wysiłkowy daje obraz
pełniejszy.

• Diagnostyka mięśnia sercowego.

ECHO serca jest zapisem zjawisk akustycznych
towarzyszących zamykaniu się zastawek.

- ton pierwszy – zamknięcie zastawek przedsionkowo-
komorowych, rozpoczęcie fazy skurczu komór – niska
częstotliwość, trwa ok. 150 ms,

- ton drugi – zamknięcie zastawki płucnej i aortalnej,
rozpoczęcie fazy rozkurczu komór – wysoka
częstotliwość, trwa ok. 120 ms.

• Prawo Franka-Starlinga.

„Siła z jaką krew jest tłoczona do krwiobiegu zależy
od końcowo rozkurczowego rozciągnięcia włókien
mięśniowych komór serca.”

Mechanizm ten odgrywa ważną rolę w zachowaniu
równowagi hemodynamicznej między komorami serca,
mimo różnicy ciśnień panujących w obiegu dużym
(wysokociśnieniowym)
i płucnym (niskociśnieniowym).

Cykl pracy serca:

-wypełnianie komór,
-skurcz przedsionków (dopełnianie komór) – objętość
końcowo rozkurczowa – 120-140 ml, u sportowców
180-220 ml,

-skurcz komór (ilość tłoczonej krwi przez obie komory
jest jednakowa) – objętość końcowo skurczowa – 40-70
ml.

• Prawo Franka-Starlinga.

Objętość wyrzutowa to różnica między objętością
końcowo rozkurczową i końcowo skurczową – 70-80 ml
(jednakowa
dla obu komór).

Frakcja wyrzutu to iloraz objętości wyrzutowej do
objętości końcowo rozkurczowej – 60-70% (znacznie
spada
w niewydolności komorowej). Podczas wysiłku frakcja
wyrzutu wzrasta o ok. 10%.

Cykl pracy serca w spoczynku trwa ok. 850 ms (faza
skurczu komór 280 ms, faza pauzy 570 ms). HR
70/min.

Podczas wysiłku maksymalnego – cykl pracy trwa 300
ms, faza skurczu 160 ms, faza rozkurczu 140 ms. HR
200/min.

• Energetyka mięśnia sercowego.

Depolaryzacja powoduje skurcz mięśnia sercowego,
który dostarcza energii dla przepływu krwi.

Serce dorosłego człowieka waży ok. 300g.

Podczas życia kurczy się 40 mln razy.

Praca wykonana przez serce podczas życia mogłaby
podnieść właściciela na wysokość 160 km ponad
ziemię.

W spoczynku serce pompuje 7 000 l krwi dobowo, a w
ciągu 70-letniego życia 190 mln l krwi.

U osoby o średniej wydolności fizycznej podczas max.
wysiłku przepływ krwi przez serce wynosi ok. 15 l/min.

W spoczynku po 30% energii do skurczu serca
dostarczanych jest z węglowodanów i kwasu
mlekowego, a 40% z tłuszczów.

• Energetyka mięśnia sercowego.

W czasie wysiłku wzrasta rola kwasu mlekowego jako
substratu energetycznego (ponad 60%).

Tlen dostarczany jest przez tętnice wieńcowe: prawą i
lewą.

Przepływ krwi w tętnicach wieńcowych możliwy jest w
fazie rozkurczu i wzrasta proporcjonalnie do zużycia
tlenu przez serce.

Spadek prężności tlenu w mięśniu sercowym uwalnia
czynniki rozszerzające naczynia wieńcowe:
adenozynę, jony potasu, jony wodoru, dwutlenek
węgla, bradykininę.

Tkanka

Przepływ krwi

[ml/kg

tkanki/s]

Różnica

tętniczo-

żylna

[ml O2/l krwi]

Zużycie

tlenu

[ml O2/kg

tkanki/s]

mięsień

sercowy

14,00

114,0

1,62

mięśnie

szkieletowe

(w spoczynku)

0.45

60,0

0,03

nerki

70,00

14,0

1,00

wątroba

9,62

34,0

0,33

mózg

9,00

62.0

0,55

Za Jaskólskim 2002

• Pojemność minutowa serca (Q) – iloczyn objętości
wyrzutowej (SV) i częstości skurczów serca (HR) w
ciągu 1 min. W spoczynku wynosi ok. 5 l/min.

O wielkości Q decyduje suma wszystkich lokalnych
przepływów, czyli powrót żylny. W większości tkanek
przepływ krwi wzrasta proporcjonalnie do
metabolizmu.

Na zwiększenie pojemności minutowej serca wpływają:
katecholaminy (adrenalina, noradrenalina, dopamina),
glukagon, angiotensyna, tyroksyna.

Maksymalne wartości Q u ludzi średnio aktywnych
fizycznie wynoszą: u kobiet 20 l/min., u mężczyzn 25-
30 l/min.

U wytrenowanych sportowców w dyscyplinach
wytrzymałościowych wzrastają do 40 l/min.

• Spoczynkowa HR podlega rytmowi okołodobowemu.
Zmiany te łączy się z okołodobowymi zmianami
temperatury ciała. Najniższe wartości zanotowano
między godz. 1 a 4 rano. Najwyższa HR występuje w
dwóch fazach ze szczytem w godz. 9 i 17.

Również wysiłkowa HR zależy od pory dnia. Podczas
realizowania wysiłku o takim samym obciążeniu,
w godz. 17-18 może się różnić nawet o 15
skurczów/min.
od notowanej o godz. 8.

• Ośrodki kontrolujące krążenie krwi.

Ośrodek zwalniający pracę serca – jądra grzbietowe
nerwu błędnego w rdzeniu przedłużonym.

Ośrodek przyspieszający pracę serca – rogi boczne
rdzenia kręgowego w odcinku piersiowym (pod
kontrolą podwzgórza, układu limbicznego i kory
mózgowej).

•

Ciśnienie krwi – siła z jaką krew oddziałuje na ściany

naczyń.

• Gradient ciśnień – różnica ciśnień w układzie krążenia
powodująca stały przepływ krwi. W dużym krwiobiegu
jest to różnica między średnim ciśnieniem tętniczym a
ciśnieniem
w prawym przedsionku w chwili rozkurczu.

• Średnie ciśnienie tętnicze – suma ciśnienia
rozkurczowego
i 1/3 ciśnienia tętna. Od wartości średniego ciśnienia
tętniczego zależy ilość krwi dopływająca do tkanek.

• Ciśnienie tętna – różnica między ciśnieniem
skurczowym
a ciśnieniem rozkurczowym.

• Ciśnienie skurczowe – najwyższa wartość, jaką osiąga
ciśnienie tętnicze w cyklu sercowym. U młodego,
zdrowego człowieka w spoczynku wynosi ok. 120 mm
Hg.

• Ciśnienie rozkurczowe – najniższa wartość, jaką
osiąga ciśnienie tętnicze w cyklu sercowym. J/w ok. 75
mm Hg.

• Metody pomiaru ciśnienia tętniczego.

1. Sfignomanometr Korotkowa (1905) – metoda

osłuchowa
z tętnicy ramiennej.

2. Metoda Holtera – wielokrotne pomiary ciśnienia

skurczowego i rozkurczowego w regularnych
odstępach czasu w ciągu doby.

3. Metoda Penaza (1969) – fotoelektryczna ciągła

rejestracja chwilowego ciśnienia w przebiegu cyklu
sercowego z tętnicy palca.

• Podczas max. wysiłku fizycznego ciśnienie skurczowe
wzrasta do ok. 200 mm Hg, rozkurczowe wzrasta
nieznacznie.

• Wzrost ciśnienia rozkurczowego świadczy o
zwiększeniu obwodowego oporu naczyń. Znaczne
zmniejszenie ciśnienia tętna świadczy o zmniejszeniu
objętości wyrzutowej serca.

• Efekt powietrzni (sprężania) – mechanizm
przekształcający rytmiczne wyrzuty komorowe krwi w
jej ciągły przepływ naczyniowy. Polega na rozciąganiu
tętnic podczas skurczu komorowego i ich obkurczaniu
podczas rozkurczu serca.
W dużych naczyniach krew płynie pulsacyjnie, w
naczyniach włosowatych jej przepływ jest już liniowy
(korzystne dla dyfuzji gazów i osmozy płynów).

• Tętno tętnicze – fala tętna rozchodząca się wzdłuż
tętnic.
Jej ocena jest najpopularniejszą metodą określania HR
u ludzi zdrowych. Prędkość rozchodzenia fali tętna u
ludzi młodych wynosi 6-8 m/s.

• Czynniki decydujące o przepływie krwi.

Q = Pśr : R

Q – pojemność minutowa serca,

Pśr – średnie ciśnienie krwi,

R – opór naczyniowy.

Jeśli następuje zmiana oporu naczyniowego, pojemność
minutowa serca zmienia się w przeciwnym kierunku.
Jeśli następuje zmiana pojemności minutowej serca,
opór naczyniowy zmienia się w przeciwnym kierunku.

Wzrost HR i/lub objętości wyrzutowej i/lub oporu
naczyniowego powoduje wzrost ciśnienia tętniczego (i
na odwrót).

Podczas wysiłku układ nerwowy jednocześnie z
sygnałem aktywizującym mięśnie szkieletowe
aktywizuje ośrodki autonomiczne powodując
obkurczanie żył, zwiększenie HR oraz zwiększenie
kurczliwości serca.

• Opór naczyniowy zależy od:

1. przekroju poprzecznego naczynia,

2. lepkości krwi.

Ad 1. Oporność naczynia jest odwrotnie proporcjonalna

do czwartej potęgi promienia naczynia.

Czynniki działające rozkurczająco na mięśniówkę

naczyń krwionośnych: tlenek azotu i prostacyklina
wydzielane przez śródbłonek tętnic pod wpływem
acetylocholiny, bradykininy, substancji P oraz
wazoaktywnego peptydu jelitowego.

Czynniki działające obkurczająco na mięśniówkę

naczyń: endotelina 1 wydzielana przez śródbłonek
tętnic pod wpływem adrenaliny, wazopresyny,
angiotensyny.

Ad 2. Lepkość krwi wyraża hematokryt, czyli stosunek

objętości krwinek do objętości osocza (u kobiet
zazwyczaj ok. 0,40, u mężczyzn ok. 0,45).

Hematokryt wzrasta o wiele wolniej niż przekrój

poprzeczny naczyń.

• Mechanizmy regulujące ciśnienie krwi:

Poziom ciśnienia tętniczego, umożliwiający

zaopatrzenie tkanek w tlen jest regulowany
homeostatycznie odpowiednio do potrzeb
organizmu. Organizm stałocieplny z intensywną
przemianą materii wymaga stałej i znacznej dostawy
tlenu
i substratów odżywczych.

1. Łuk odruchowy z baroreceptorów – odruch własny

krążenia krwi (receptory i efektory znajdują się w
obrębie tego samego układu), skuteczniej chroni
przed zmniejszeniem

ciśnienia tętniczego niż przed jego zwiększeniem,

stabilizuje on ciśnienie i wyrównuje jego wahania
przy zmianach pozycji ciała i rozszerzeniu naczyń w
narządach pracujących.

2. Łuk odruchowy z chemoreceptorów – główna

neurogenna obrona organizmu przed
niedotlenieniem, polega na silnym pobudzeniu
układu współczulnego i zwężeniu naczyń
krwionośnych jako odpowiedzi na zmiany prężności
tlenu
i dwutlenku węgla we krwi tętniczej.

3. System renina – angiotensyna – przekształcanie

angiotensyny I w angiotensynę II przez reninę
wydzielaną przez nerki przy spadku ciśnienia
tętniczego, angiotensyna II silnie obkurcza tętniczki
oporowe, procesowi towarzyszy zmniejszenie
wydzielania nerkowego sodu i wody, co powoduje
wzrost ciśnienia tętniczego, pełna aktywacja systemu
trwa ok. 20 min.

• Rola naczyń oporowych (tętnic przedwłosowatych).

Mięśniówka małych tętniczek pozostaje pod stałym
wpływem impulsacji nerwowej z ośrodków
naczyniozwężających. W zwiększonym zapotrzebowaniu
na tlen naczynia oporowe rozszerzają się, w innych
obszarach ulegając dalszemu zwężeniu. Pojemność krwi
odpływająca ze zbiornika tętniczego nie zmienia się.

• Krążenie w naczyniach włosowatych.

Rola – cała wymiana związków między krwią i
wszystkimi tkankami na zasadzie dyfuzji, filtracji i
resorpcji. Zachowanie homeostazy środowiska
wewnętrznego.

Prędkość przepływu krwi – ok. 0,5 mm/s.

Czas przepływu – 1-2 s.

Objętość łożyska włosowatego – ok. 5% krwi krążącej.

• Czynniki kontrolujące opór naczyniowy (światło
małych tętniczek):

- neurogenne

- ośrodek naczynioruchowy w

tworze siatkowatym rdzenia przedłużonego,

- humoralna – układ reninowo-angiotensynowy.

• Ośrodek naczynioruchowy.

- część presyjna (współczulna) naczyniozwężająca

– przepływ krwi ze zbiornika tętniczego do żylnego
zmniejsza się i ciśnienie tętnicze wzrasta, pobudzana
przez:

a) ośrodki z wyższych pięter mózgowia (kora i

układ limbiczny),

b) ośrodek oddechowy w rdzeniu przedłużonym,

c) aferentne impulsy bólowe i z chemoreceptorów

d) zmniejszenie prężności tlenu we krwi tętniczej,

e) zwiększenie prężności CO

2

we krwi tętniczej.

- część depresyjna hamuje impulsację we

włóknach naczyniozwężających, opór naczyniowy
zmniejsza się dzięki rozszerzeniu tętniczek, ciśnienie
tętnicze obniża się; proces jest aktywowany przez:

a) impulsację z baroreceptorów,

b) zmniejszenie prężności CO

2

we krwi tętniczej.

• Układ reninowo- angiotensynowy.

Renina jest wydzielana z nerek przy spadku ciśnienia
tętniczego w tętniczkach nerkowych. Procesowi temu
sprzyja:

a) zmniejszenie objętości płynu

zewnątrzkomórkowego,

b) zmniejszenie objętości krwi krążącej,

c) zmniejszenie stężenia jonów sodowych,

d) zmiana pozycji ciała z leżącej na stojącą i

obniżenie ciśnienia tętniczego,

e) skurcz tętnic nerkowych pod wpływem

impulsacji współczulnej lub krążącej adrenaliny i
noradrenaliny.

• Czynniki miejscowo rozkurczające mięśnie gładkie
ścian tętniczek:

- wzrost temperatury,

- zwiększenie prężności CO

2

,

- wzrost ciśnienia osmotycznego,

- wzrost stężenia mleczanów, histaminy,

adenozyny, jonów potasu, prostaglandyn,
prostacykliny,

- zwiększenie wartości pH,

- zmniejszenie prężności tlenu.

• Czynniki miejscowo kurczące błonę mięśniową
tętniczek:

- miejscowe obniżenie temperatury,

- zmniejszenie prężności CO

2

,

- zmniejszenie wartości pH,

- zmniejszenie stężenia mleczanów, histaminy,

adenozyny, prostaglandyny, prostacykliny,

- zwiększenie prężności tlenu.

• Procesy wymiany w naczyniach włosowatych.

Całkowita powierzchnia wymiany – ok. 1500 m².

Jej wielkość zależy od:

- stanu zwieraczy przedwłośniczkowych,
- przepuszczalności ścian naczyń (rozwarcie porów
śródbłonka powoduje napływ jonów Ca stymulowany
histaminą, bradykininą i in. kininami osocza, serotoniną
oraz ATP, ADP i AMP; gęstość błony podstawnej – wit.
C):

- naczynia włosowate o ścianie ciągłej

(większość),

- naczynia okienkowate (mięśnie, skóra, nerki),

- naczynia o ścianie nieprzepuszczalnej (mózg),

- naczynia o ścianie nieciągłej (szpik, śledziona,

wątroba).

- gęstości naczyń włosowatych (sprawność
mikrokrążenia danego obszaru charakteryzuje iloczyn
średniej przepuszczalności i średniej gęstości naczyń).

Szybkość wymiany zależy od gradientu stężeń, czyli:

- odległości między krwią w naczyniu a komórką
(szybkość jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu
odległości),

- różnicy stężeń danej substancji między krwią a
otoczeniem komórki.

Przykład: woda osocza wymienia się całkowicie z wodą
przestrzeni pozakomórkowej 120 razy/min.

•Do dyfuzji dochodzi zarówno w naczyniach
włosowatych przytętniczych (O

2

) jak i przyżylnych

(CO

2

).

• W naczyniach włosowatych przytętniczych zachodzi
filtracja wody i składników drobnocząsteczkowych do
płynu tkankowego. Ciśnienie filtracyjne wynosi 1,1 kPa.

• W naczyniach włosowatych przyżylnych zachodzi
resorpcja wody i związków w niej rozpuszczonych.
Ciśnienie resorpcyjne wynosi 1,6 kPa.

• Zależnie od stanu błony mięśniowej małych tętniczek i
naczyń przedwłosowatych może przeważać któryś z w/w
procesów. Przekrwienie powoduje wypełnianie się
naczyń włosowatych krwią i przewagę filtracji nad
resorpcją. Niedokrwienie
to zamykanie się naczyń włosowatych i przewaga
resorpcji
nad filtracją.

• U człowieka w ciągu doby filtruje się do przestrzeni
międzykomórkowych ok. 0,25% objętości krwi
przepływającej przez naczynia włosowate. Większość
dzięki resorpcji powraca do krwi. 2 do 4 l płynu dostaje
się do naczyń chłonnych.

• Krążenie chłonki.

Chłonka to nadwyżka niezresorbowanego płynu
tkankowego powstająca wskutek przewagi filtracji w
mikrokrążeniu.
Jej objętość zależy od wielkości filtracji.

Krążenie chłonki umożliwia powrót do krwi białka
przechodzącego z naczyń mikrokrążenia do przestrzeni
zewnątrzkomórkowej. Chłonka przekazuje do krwi białka
wydzielane przez wątrobę. Transportuje także do
krwioobiegu tłuszcze w postaci chylomikronów (z
przewodu pokarmowego
z pominięciem wątroby). Uczestniczy w odpowiedzi
immunologicznej ustroju odprowadzając limfocyty T z
węzłów chłonnych i śledziony do krwiobiegu.

• Przepływ chłonki wspomagają te same czynniki,
które podtrzymują powrót żylny:

- ruchy oddechowe i ujemne ciśnienie w klatce

piersiowej,

- pompa mięśniowa,

- ucisk ze strony otaczających tkanek,

- siła ciężkości.

• Przepływ krwi przez mięśnie szkieletowe.

Podczas spoczynku przepływ krwi przez mięśnie wynosi

ok. 3-4 ml/min./100g tkanki. Wielkość ta stanowi ok.
20% pojemności minutowej serca (1 l krwi/min.).
Podczas maksymalnego wysiłku może wzrosnąć do
ponad 80% pojemności minutowej, co oznacza
przepływ ok. 30 l krwi/min.

W procesie dostosowania uk. krążenia do wysiłku biorą
udział trzy mechanizmy:

-pobudzenie układu współczulnego i zahamowanie
aktywności unerwienia przywspółczulnego serca.

- zwiększenie powrotu żylnego i na skutek działania
pompy mięśniowej i oddechowej,

- zmniejszenie oporu w łożysku naczyniowym
pracujących mięśni na skutek działania czynników
lokalnych.

Podczas wysiłku, w układzie krążenia dochodzi do:

-wzrostu pojemności minutowej serca (powiązany efekt
wzrostu częstości skurczów i pojemności wyrzutowej),

- obkurczenia większości tętniczek, oprócz naczyń
oporowych w mięśniach, mózgu i sercu, co zwiększa
przepływ przez te obszary,

- obkurczenia naczyń żylnych zwiększające średnie
ciśnienie statyczne wypełnionego układu krążenia i
podwyższające powrót żylny,

- podwyższenia wartości ciśnienia tętniczego będącego
kompleksowym rezultatem w/w czynników.

• Krążenie krwi w mózgowiu.

W przeciwieństwie do krążenia w innych narządach nie
zmienia się istotnie w czasie pracy fizycznej, umysłowej,
podczas czuwania czy snu (ok.. 750 ml/min.). Zmienia
się natomiast, stosownie do potrzeb, miejscowy
przepływ w polach kory mózgowej.

Przepływ krwi przez mózgowie zależy w sposób
odwrotnie proporcjonalny od ciśnienia śródczaszkowego.

Ciśnienie śródczaszkowe wzrasta wskutek:

-wzrostu ciśnienia tętniczego w tętnicach mózgowia,
- wzrostu ciśnienia żylnego w żyłach mózgowia,
- zwiększenia lepkości krwi,
- miejscowego zwiększenia prężności CO

2

,

- miejscowego zmniejszenia prężności O

2

.

Płyn mózgowo-rdzeniowy jest izotoniczny w stosunku do
osocza. Zawiera nieznaczne ilości białek i cholesterolu
oraz mniej jonów wapnia, glukozy i kwasu moczowego.

Funkcje płynu mózgowo-rdzeniowego:

-wymiana składników między krwią i tkanką mózgową,
- amortyzator dla całego mózgowia.

Bariera mózgowa to astrocyty neurogleju otaczające
ściśle od zewnątrz naczynia włosowate. H

2

O, CO

2

, O

2

i

glukoza pokonują barierę szybko. Większość jonów
wolno, a np. aminy katecholowe przenikają przez barierę
w minimalnych ilościach.

Pełni ona funkcję ochronną. Zabezpiecza tkankę
mózgową przed wahaniami w stężeniu poszczególnych
składników osocza krwi oraz przed związkami
szkodliwymi krążącymi we krwi

• Krążenie wrotne.

Parametry przepływu krwi przez wątrobę są zależne od:

-fazy trawienia pokarmów w przewodzie pokarmowym
(wzrasta podczas trawienia),

- pozycji ciała (wzrasta w pozycji leżącej),
- aktywności fizycznej (maleje w pracy fizycznej).

Przeciętnie 80% krwi dopływa do wątroby przez żyłę
wrotną, 20% przez tętnicę wątrobową.

W spoczynku, w pozycji leżącej przez wątrobę
przepływa ok. 1,5 l krwi/min. co stanowi ok. 28%
pojemności minutowej lewej komory.

• Krew.

Całkowita objętość krwi wypełniającej łożysko
krwionośne stanowi od 1/20 do 1/13 masy ciała.

Elementy upostaciowane stanowią mniej niż 50%
objętości krwi.

W składzie krwi u kobiet i u mężczyzn występują
różnice.

Rolą krwi w organizmie jest utrzymanie stałego
środowiska wewnętrznego:

-transportuje ona O

2

z płuc do tkanek,

-transportuje CO

2

z tkanek do płuc,

- transportuje do tkanek produkty energetyczne i
budulcowe wchłonięte z przewodu pokarmowego,

-transportuje wchłonięte z tkanek produkty przemiany
materii do nerek,

-transportuje hormony syntetyzowane w organizmie i
witaminy wchłonięte w przewodzie pokarmowym,

- magazynuje hormony gruczołu tarczowego i hormony
steroidowe po ich związaniu z białkami osocza,

- wyrównuje ciśnienie osmotyczne we wszystkich
tkankach,

- wyrównuje stężenie jonów wodorowych (pH) we
wszystkich tkankach,

- wyrównuje różnice temperatur pomiędzy narządami,
- tworzy zaporę przed inwazją drobnoustrojów,
- eliminuje za pomocą przeciwciał substancje obce,
szczególnie o charakterze białkowym.

• Krążenie obejmuje:
-płyny ustrojowe: krew, chłonkę i płyn tkankowy;
- łożysko krwionośne wypełnione krwią przepływającą
dzięki:

- sercu zapewniającemu różnicę ciśnień pomiędzy

zbiornikami krwi,

- układowi naczyń krwionośnych (zbiornikom

krwi) i połączeniom między nimi siecią naczyń
włosowatych.

• Hematopoeza – czynności krwiotwórcze.

Tkanki krwiotwórcze, wytwarzające elementy
morfotyczne krwi:

-centralne tkanki hematopoetyczne: szpik kostny
czerwony
i grasica,

- obwodowe tkanki hematopoetyczne: węzły chłonne,
grudki chłonne w błonach śluzowych i śledziona.

• Szpik kostny.

Stanowi ok. 5% masy ciała. Wypełnia istotę gąbczastą
kości płaskich oraz jamy szpikowe kości długich. W
okresie wzmożonej czynności szpik kostny czerwony
zwiększa masę, zajmując miejsce szpiku żółtego.
Wszystkie elementy upostaciowane tu powstające
wywodzą się od komórek pnia, które różnicując się na
komórki macierzyste, dają początek poszczególnym
rodzajom krwinek. Jest to tkanka bardzo aktywna – w
ciągu sekundy wytwarza ok. 2 mln erytrocytów.

W szpiku kostnym czerwonym powstają: erytrocyty,
granulocyty (zasadochłonne, kwasochłonne i
obojętnochłonne), trombocyty, część limfocytów i
monocytów.

• Erytrocyty.

Powstają w wyniku erytrocytopoezy. Cykl rozwojowy
erytrocytów trwa ok. 5 dni. Czas przeżycia – ok. 100
dni. Liczba – ok. 5 mln/mm³ krwi u mężczyzny i ok. 4,6
mln/mm³ krwi u kobiety. Całkowita powierzchnia ok.
3800 m². Zadaniem erytrocytów jest transport
hemoglobiny czyli nośnika tlenu. 1 g hemoglobiny
przyłącza 1,34 ml O

2

. 1 l krwi tętniczej może

transportować ok. 210 ml O

2

u mężczyzny (zawiera

160 g hemoglobiny) i ok.. 180 ml O

2

u kobiety (zawiera

140 g hemoglobiny). Zawartość O

2

w krwi żylnej

wynosi w spoczynku ok. 150 ml/l. Tak więc tzw. różnica
tętniczo-żylna zawartości O

2

we krwi wynosi 30-60

ml/l. Różnica tętniczo-żylna jest najważniejszym
wskaźnikiem wydolności krążeniowo-oddechowej.

W regulacji erytrocytopoezy uczestniczą:

- erytropoetyna (EPO) – białko wytwarzane w nerkach
(85%)
i w wątrobie (15%), zmniejszenie prężności O

2

w

nerkach powoduje wydzielanie EPO do krwi,

- jony Fe – niezbędne w biosyntezie hemoglobiny,
pozyskiwane z osocza krwi, utrzymanie odpowiedniego
stężenia Fe w osoczu wymaga stałego dostarczania
z pokarmem w ilości ok. 10 mg/dobę u mężczyzn
i ok. 18 mg/dobę u kobiet, wchłanianie jonów Fe w
przewodzie pokarmowym jest skąpe, a zależy od
rodzaju pokarmu
i wartościowości jonów,

- wit. B

12

– zapotrzebowanie dobowe wynosi 1-3 ng,

zapas wątrobowy (3-4 mg) pokrywa 3-letnie
zapotrzebowanie, wchłanianie jelitowe jest niemożliwe
przy deficytach wydzielania tzw. czynnika
wewnętrznego śluzówki żołądka,

-kwas foliowy – zapotrzebowanie dobowe wynosi 50
μg, zapas w wątrobie pokrywa zapotrzebowanie na ok.
4 miesiące,

- hormony gruczołu tarczowego (T

3

i T

4

) zwiększają

erytrocytopoezę,

- hormony płciowe – androgeny pobudzają, a estrogeny
hamują erytrocytopoezę.

Erytrocyty rozpadają się w układzie siateczkowo-
śródbłonkowym śledziony i wątroby.

• Granulocyty.

Odmiana leukocytów. Powstają w wyniku
granulocytopoezy. Granulocyty wykazują zdolność
chemotaksji (kierowania się do ognisk zapalnych),
diapedezy (przenikania przez ściany naczyń
krwionośnych) i fagocytozy (pożerania i trawienia
bakterii i fragmentów komórek).

-Granulocyty obojętnochłonne (neutrofile) stanowią 35-
71% wszystkich leukocytów. Całkowita ich pula wynosi
ok. 700 mld. Połowę stanowią neutrofile krążące,
połowę neutrofile przyścienne uruchamiane podczas
intensywnej pracy mięśni szkieletowych i pod wpływem
wydzielonych hormonów rdzenia nadnerczy. Są głównie
zaangażowane w powstrzymywanie inwazji
drobnoustrojów do środowiska wewnętrznego
organizmu. Pod wpływem toksyn bakteryjnych liczba
neutrofili
w ciągu kilku godzin może zwiększyć się 10-krotnie.
Niszczą one mikroorganizmy za pomocą wytwarzanych
wolnych rodników tlenowych (oddychanie wybuchowe).

- Granulocyty kwasochłonne (eozynofile) wykazują te
same właściwości co neutrofile. Uczestniczą w
neutralizowaniu pasożytów.

- Granulocyty zasadochłonne (bazofile) uczestniczą w
reakcjach związanych z bezpośrednią nadwrażliwością,
czyli alergiami.

• Monocyty (makrofagi).

Pozostają we krwi od 8 do 72 godzin. Tylko 1/3 puli
monocytów krąży z krwią, reszta przylega do
śródbłonka. Biorą udział w następujących procesach:
- regulacja biosyntezy
immunoglobin, - reakcje
przeciwbakteryjne, przeciwpasożytnicze,
przeciwgrzybicze i przeciwwirusowe,
- usuwanie uszkodzonych tkanek,
- kierowanie czynnością fibroblastów i
komórek tkanki łącznej, - angiogeneza,
- wytwarzanie
czynników wzrostowych.

• Trombocyty.

Krążą we krwi od 8 do 10 dni. Rozkładane w śledzionie.
Uczestniczą w hemostazie. Pierwszym jej etapem jest
obkurczenie naczyń na drodze odruchowej, a następnie
agregacja trombocytów i uwalnianie licznych
czynników osoczowych.

Czynnik X przekształca protrombinę w trombinę, który
działając na fibrynogen, powoduje wytworzenie fibryny.
Niedobór witaminy K upośledza wytwarzanie w
wątrobie protrombiny (czynnika II). Krew nie krzepnie
lub krzepnie znacznie wolniej. Wytwarzana w
komórkach tucznych tkanki łącznej i przez bazofile
heparyna (100 μg/l osocza) blokuje działalność wielu
czynników, przede wszystkim trombiny (czynnik IIa),
zapewniając właściwą lepkość krwi i obniżając opory
toczenia. Ważną rolę w hemostazie odgrywają jony
wapnia.

• Limfocyty.

Limfocytopoeza zachodzi zarówno w tkankach
limfoidalnych centralnych, jak i obwodowych. Dzięki
występowaniu cząstek różnicujących (markerów,
receptorów błonowych) wyróżnia się kilka grup
odmiennych czynnościowo limfocytów.

-Limfocyty T grasiczozależne odpowiedzialne są za
odporność komórkową w wyniku aktywowania innych
limfocytów pod wpływem swoistych immonogenów
(wydzielając cytokiny – polipeptydowe przekaźniki
humoralne) oraz niszczą komórki zawierające obce
antygeny (np. wirusy).

- Limfocyty B szpikozależne mają zdolność do
wytwarzania immunoglobin wiążących antygeny.
Pierwotna odpowiedź immunologiczna ma miejsce
podczas pierwszego rozpoznania antygenu. Powstają
specyficzne dla antygenu przeciwciała i zapis w pamięci
komórki. Wtórna odpowiedź immunologiczna, po
ponownym pojawieniu się antygenu jest szybsza i
gwałtowniejsza. Swoiste przeciwciała, znajdujące się na
błonie limfocytu B, natychmiast produkują
immunoglobiny.

- Limfocyty NK naturalni niszczyciele wytwarzają
perforynę uszkadzającą błonę komórkową obcych ciał
(wirusy, komórki nowotworowe). Wykazują aktywność
cytostatyczną. Aktywowane interleukiną 12
produkowaną przez fagocyty.

• Odporność komórkowa – pierwsza linia obrony przed
obcymi i szkodliwymi czynnikami.

Odporność tzw. nieswoista. Realizowana przez
granulocyty, monocyty i limfocyty T. Możliwa dzięki
marginacji (wiązaniu się ze ścianką naczynia),
diapedezie (przechodzeniu przez ścianę naczynia),
chamotaksji (przesuwaniu się w kierunku ciała obcego) i
fagocytozie (pożeraniu i trawieniu ciał obcych).

• Odporność humoralna – wytwarzanie przeciwciał.

Odporność swoista (nabyta). Związana głównie z
limfocytami B. Jest to specyficzna reakcja
immunologiczna, w której przeciwciała (immunoglobiny)
reagują z antygenami (obcymi dla organizmu
cząstkami). Immunoglobiny należą do gamma-globulin
białek osocza. Mają zdolność do rozpuszczania,
zlepiania, wytrącania lub neutralizowania ciał obcych.
Atakują tylko rozpoznane wcześniej ciała obce.

• Grasica.

W komórkach zrębu grasicy dochodzi do dojrzewania
limfocytów T i kodowania ich do odróżniania komórek
własnego organizmu od komórek organizmów obcych
(kontrola występowania w błonie komórkowej ludzkiego
leukocytarnego antygenu HLA dzięki ekspresji genów
głównego układu zgodności tkankowej MHC). Wszystkie
komórki organizmu człowieka na błonie komórkowej
mają cząsteczki glikoproteiny zmienne osobniczo i
kodowane przez geny MHC. Limfocyty T po
opuszczeniu grasicy zatrzymują się w śledzionie, gdzie
ulegają końcowemu ukształtowaniu.

• Śledziona.

Zachodzą tu następujące procesy:
- wytwarzanie leukocytów,
- niszczenie trombocytów,
- rozpad starych erytrocytów.

• Węzły chłonne i grudki chłonne.

Tworzą tkankę limfoidalną obwodową. Zachodzi w nich
limfocytopoeza. W jej kontroli biorą udział:
- czynniki wytwarzane przez grasicę,
powodując dojrzewanie limfocytów T,
- hormony gruczołu
tarczowego: T

3

(trijodotyronina) i T

4

(tyroksyna)

wzmagające proces, -
hormon wzrostu GH, powodując wzrost tkanki
limfoidalnej w organizmie,
- hormony kory nadnerczy
hamujące mitozę komórek w centralnych i obwodowych
narządach limfoidalnych.

• Osocze.
- Składniki nieorganiczne.

- kationy (najwięcej sodowych i potasowych),

- aniony (najwięcej chlorkowych i węglanowych).

Od prawidłowego składu płynu tkankowego, pośrednio
od składu osocza, zależy pobudliwość komórek
(właściwości błony komórkowej i metabolizm
komórkowy). Szczególne znaczenie ma tu stosunek
jonów sodowych do potasowych.

Właściwości buforowe krwi i jej udział w utrzymaniu
stałego pH płynów ustrojowych związane są z
występowaniem w osoczu buforu wodorowęglanowego,
buforu fosforanowego, białek osocza i erytrocytów.

- Składniki organiczne.

Białka osocza (70-75 g/l osocza) :

- albuminy 55,1%,

- globuliny 38,4%,

- fibrynogen

6,5%.

Albuminy – wytwarzane w wątrobie. Funkcja
zasadnicza: wiązanie wody i wywieranie ciśnienia
onkotycznego (koloidoosmotycznego) na ścianki naczyń
włosowatych. Dzięki niemu przefiltrowana woda jest
resorbowana do naczyń. Albuminy są też nośnikiem
hormonów we krwi.

Globuliny – muko i glikoproteiny (połączenie białka z
węglowodanami), lipoproteiny (połączenie białka z
lipidami), globuliny (wiążące jony metali),
gammaglobuliny (zawierają przeciwciała, inaktywują
antygeny).

Fibrynogen.

Wytwarzany w wątrobie. Odpowiedzialny za proces
krzepnięcia krwi. W osoczu stale występują w formie
nieaktywnej enzymy: protrombina i plazminogen.
Pierwszy, po aktywacji jako trombina, przekształca
fibrynogen w fibrynę wytwarzającą sieć włókien
tworzącego się skrzepu krwi. Drugi, po aktywacji jako
plazmina, przecina łańcuchy polipeptydowe fibryny i
fibrynogenu hamując proces krzepnięcia krwi.

Lipidy osocza.

Zasadniczą ich funkcją jest transport cholesterolu,
fosfolipidów, triacylogliceroli, witamin (A, D, E, K) i
hormonów steroidowych. Związane są z białkami
osocza tworząc lipoproteiny.

• Pozabiałkowe składniki organiczne osocza.
- węglowodany i produkty ich przemiany (glukoza
3,9-6,2 mmol/l, kwas mlekowy 0,4-1,7 mmol/l),

- produkty przemiany białkowej (aminokwasy, amoniak,
mocznik),

- produkty przemiany hemu (bilirubina, urobilinogen),
- inne produkty organiczne przemiany
wewnątrzkomórkowej (kwas moczowy, kreatynina).

Dziękuję.

Jacek Hernik