Układ krążenia
Zadaniem układu krążenia (dokładniej: układu krążenia krwi, tj. układu krwionośnego) jest transportowanie krwi - płynu zawierającego niezbędne dla organizmu składniki odżywcze (głównie glukozę, aminokwasy i tłuszcze) oraz tlen, konieczny do spalania niektórych z tych związków i przenoszony za pomocą czerwonego barwnika krwi, zwanego hemoglobiną. Krew transportuje też hormony, uwalniane do niej przez układ dokrewny, a także komórki układu immunologicznego i przeciwciała. Najważniejszymi elementami układu krążenia są: serce - system dwu pomp (lewej i prawej komory serca) tłoczących krew do całego układu (dokładniej: do krążenia dużego i małego), oraz naczynia krwionośne - tętnice, przez które krew wydostaje się z serca, i żyły, transportujące krew do serca
Budowa i funkcjonowanie układu krwionośnego człowieka.
Na układ krwionośny człowieka składają się serce oraz naczynia krwionośne (żyły i tętnic). Naczynia krwionośne są połączone w system zamkniętych, rozgałęzionych rurek, o zróżnicowanej średnicy. Są wśród nich bardzo wąskie naczynia kapilarne oraz szerokie tętnice. Na układ krwionośny składają się dwa obiegi:
Mały - płucny, gwarantujący natlenienie krwi oraz usunięcie z niej dwutlenku węgla,
Duży - obwodowy - jego zadaniem jest dostarczenie natlenionej krwi do każdej komórki ciała.
Narządem, dzięki któremu możliwe jest krążenie krwi w organizmie jest serce. Do jego prawego przedsionka wpada krew płynąca w dwóch naczyniach: żyle głównej górnej, oraz żyle głównej dolnej. Do lewego przedsionka serca wpada krew płynąca w czterech żyłach płucnych. Prawa komora serca pompuje krew do tętnic płucnych natomiast lewa jego komora wciska krew do aorty, będącej główną tętnicą obsługującą obieg tkankowy. Ponieważ krew wypompowywana z lewej komory musi dotrzeć do znacznie większych partii ciała, jej ściana jest aż trzy razy grubsza od warstwy mięśni budujących ścianę komory prawej. Komórki składające się na mięsień sercowy są obsługiwane przez odrębne system naczyń krwionośnych, określany mianem układu wieńcowego. W jego skład wchodzą: dwie tętnice oddzielające się od aorty, naczynia włosowate oraz żyły wieńcowe wpadające wprost do prawego przedsionka serca. Jeżeli wykonujemy duży wysiłek fizyczny we wnętrzu naczyń układu wieńcowego może płynąć aż dwadzieścia pięć procent pełnej objętości krwi
Budowa układu krążenia
Układ krążenia możemy porównać do systemu wodociągowego albo układu transportującego wodę i substancje odżywcze w drzewie. Substancją transportową jest w organizmie ludzkim krew - już przez starożytnych uważana za esencję życia. Rzeczywiście, ten życiodajny płyn zawiera niezbędne składniki odżywcze (głównie glukozę, aminokwasy, tłuszcze) oraz tlen, konieczny do spalania niektórych z tych związków i przenoszony za pomocą hemoglobiny - czerwonego barwnika krwi.
Z krwi spełniającej rolę "przewoźnika" korzysta też układ dokrewny (uwalniając do niej hormony) oraz układ immunologiczny (transport komórek tego układu i przeciwciał). Nie możemy też zapomnieć o rozprowadzaniu przez krew ciepła oraz zbieraniu z całego organizmu końcowych elementów przemiany materii, w tym dwutlenku węgla. Centralnym elementem - "pompą" - całego układu jest serce. Pełni ono rolę hydraulicznego tłoka "przepychającego" krew do całej reszty organizmu. "Rury" i "rurki", przez które krew wydostaje się z serca, nazywamy tętnicami, natomiast naczynia transportujące krew do serca noszą nazwę żył.
Serce składa się z czterech jam: dwóch komór i dwóch przedsionków. Wyróżniamy więc odpowiednio prawą komorę i prawy przedsionek oraz lewą komorę i lewy przedsionek. Struktury te oddzielone są od siebie przegrodą i w rzeczywistości tworzą dwie niezależne pompy, tłoczące krew do krążenia dużego (serce lewe) oraz krążenia małego, czyli płucnego (serce prawe). Przedsionki przegrodzone są od komór zastawkami, nie pozwalającymi na cofanie się krwi. Podobne, jednokierunkowe zastawki znajdują się pomiędzy komorami a wychodzącymi z nich tętnicami.
Serce u dorosłego człowieka ma masę około 300 g i kształt stożka. Jest ukryte w worku osierdziowym, a na jego powierzchni znajduje się warstwa tłuszczu nadająca mu żółtą barwę. Wewnątrz wyściełane jest tzw. wsierdziem, gładką błoną pokrywającą również zastawki.
W sercu bierze początek lub znajduje koniec szereg dużych naczyń. Z lewej komory wychodzi największa tętnica zwana tętnicą główną bądź aortą. Ma około 2,5-3 cm średnicy. Z kolei ujściem prawej komory jest pień płucny dzielący się tuż po wyjściu z serca na tętnicę płucną prawą i lewą.
Krew z całego organizmu zbierają żyły, z których największe uchodzą do serca: do prawego przedsionka wpływa krew z żyły głównej górnej i dolnej, natomiast do lewego przedsionka krew z żył płucnych.
Korzystając z analogii porównującej układ krążenia do drzewa, tętnicę główną (aortę) można przyrównać do pnia, jej główne gałęzie (np. tętnice szyjne wspólne, podobojczykowe, tętnice wieńcowe, krezkowe górne i dolne, pień trzewny, tętnice nerkowe i biodrowe wspólne) stanowią konary. Drobniejsze rozgałęzienia dzielą się jeszcze bardziej, tworząc w rezultacie włośniczki (naczynia włosowate) - najmniejsze naczynia krwionośne - będące pomostem pomiędzy układem tętniczym a żylnym.
Na układ żylny musimy spojrzeć z odwrotnej perspektywy, zaczynając od korony naszego "drzewa" - najmniejszych żyłek zbierających krew z włośniczek, które łączą się z kolei w coraz większe naczynia, tworząc w końcu żyłę główną górną i dolną. Przypomnijmy jednak raz jeszcze, że w naszym organizmie mamy właściwie dwa, a nie jedno, "drzewa", czyli wspomniane już dwa systemy krążenia (krążenie duże i małe). Powyżej opisaliśmy duże "drzewo". Mniejsze - stanowi krążenie płucne. Tutaj "pniem" jest pień płucny, dwoma dużymi "konarami" tętnica płucna lewa i prawa rozgałęziające się z kolei na mniejsze tętniczki. Dalej mamy już sieć naczyń włosowatych, w których następuje wymiana gazowa. Krew zbierana jest z miąższu płuc przez drobne, a następnie większe żyły, spływając w rezultacie do prawego przedsionka poprzez cztery żyły płucne.
Czynność
Każda pompa, w tym serce, musi być przez coś kontrolowana i koordynowana. W naszym przypadku układ przewodzący tego narządu jest zdolny do samoistnego regularnego pobudzania całego mięśnia do pracy. Dzieje się tak poprzez stymulację elektryczną. Bodziec przenosi się z węzła zatokowo-przedsionkowego (najważniejszy "rozrusznik" w całym systemie), przez węzeł i pęczek przedsionkowo-komorowy do komórek mięśniowych komór serca. Cały cykl powtarza się mniej więcej 72 razy na minutę. Czynność elektryczną serca możemy obserwować pod postacią zapisu EKG. Bodźce elektryczne powodują, że kurczy się mięsień serca. Najpierw skurczowi ulegają przedsionki, "wypychając" krew przez otwarte zastawki (mitralną po lewej stronie i trójdzielną po prawej) do komór. Później impuls dochodzi do lewej i prawej komory, które, kurcząc się, "wyciskają" krew odpowiednio do aorty i do tętnicy płucnej. W tym czasie zastawki na granicy komór i przedsionków są już zamknięte, dzięki temu krew nie cofa się do tych ostatnich. Zastawki nie pozwalają również na cofanie się krwi z dużych naczyń do serca (zastawki półksiężycowate aorty i tętnicy płucnej).
Później następuje rozkurcz, przedsionki i komory zwiększają swoją objętość, tworząc podciśnienie, które niejako "zasysa" krew do jam serca. I ponownie system zastawek otwierających się i zamykających w ściśle określonych momentach kieruje ten życiodajny płyn w odpowiednim kierunku.
Krew z prawej komory poprzez tętnicę płucną płynie do płuc; w ich naczyniach włosowatych następuje tzw. utlenowanie krwi, hemoglobina przyłącza pożądane cząsteczki tlenu, a krew oddaje zbędny dwutlenek węgla - następuje wymiana gazowa. Utlenowana krew wraca do serca poprzez żyły płucne, które uchodzą do lewego przedsionka, a z niego do lewej komory.
Ten potężny mięsień kurczy się, wyrzucając krew do aorty - "pnia" układu krwionośnego. Z kolei z aorty przedostaje się mniejszymi tętnicami i tętniczkami do prawie wszystkich tkanek i narządów. Tutaj w innej sieci naczyń włosowatych hemoglobina oddaje zabrany w płucach tlen, a w osoczu rozpuszcza się dwutlenek węgla. Komórki pobierają również niezbędną do życia glukozę oraz inne składniki energetyczne i budulcowe. Krew ma więc już inny skład i kolor (staje się ciemniejsza, bo zawiera mniej tlenu); mówimy, że jest to krew żylna. Taka krew wraca do serca właśnie żyłami, początkowo mniejszymi, później większymi, a na końcu żyłą główną górną (zbierającą krew z górnej połowy ciała) i główną dolną (analogicznie - z naszej dolnej połowy). Wymienione naczynia uchodzą do prawego przedsionka. Z niego krew dostaje się do prawej komory i w ten sposób cykl się zamyka.
Warto przy tym wspomnieć o pewnej "podsieci" znajdującej się w układzie pokarmowym. W kosmkach jelitowych znajdują się naczynia włosowate, do których przenikają składniki pokarmowe wchłonięte po posiłku. Glukoza, kwasy tłuszczowe, aminokwasy nie trafiają jednak bezpośrednio do serca. Na ich drodze znajduje się wątroba, główny "spichlerz" i "fabryka chemiczna" ustroju. Do wątroby krew doprowadzana jest żyłą wrotną, ta rozgałęzia się znowu na naczynia włosowate, z których składniki odżywcze przechodzą do komórek wątrobowych - hepatocytów. Z wątroby krew żyłami wątrobowymi dochodzi do żyły głównej dolnej.
Krążenie a inne układy
Związek układu krwionośnego z innymi układami jest bardzo ścisły i właściwie oczywisty. Żaden układ czy pojedynczy narząd nie mógłby działać bez dostarczenia tlenu i składników odżywczych (paliwa). A dzieje się tak właśnie dzięki pracy układu krwionośnego. Jednak najściślej jest on związany z układem oddechowym. Chyba najważniejszym zadaniem transportowym krwi jest dostarczanie tlenu do komórek. Stąd ścisłe powiązanie pracy serca i płuc. Stopień powiązania tych dwóch układów widać w przebiegu różnych chorób układu krążenia czy oddychania, kiedy obciążenie jednego z nich znacząco wpływa na drugi. Dzieje się tak np. przy zapaleniu płuc, które stanowi duże obciążenie dla serca i może nawet spowodować jego niewydolność Na trzecim miejscu należałoby postawić niewydolność krążenia (w tym niewydolność serca). Inne choroby to wady zastawek; następnie zapalenia mięśnia sercowego, osierdzia i wsierdzia; wreszcie kardiomiopatie - niezapalne schorzenia o niewyjaśnionej najczęściej przyczynie oraz zaburzenia rytmu pracy serca i przewodzenia bodźców. Z chorób naczyń najczęściej występują: miażdżyca naczyń obwodowych (tzw. miażdżyca zarostowa kończyn) oraz żylaki i zapalenia żył (powierzchownych i głębokich).
BUDOWA ORAZ FUNKCJE UKŁADU LIMFATYCZNEGO.
Limfa, czyli chłonka powstaje w wyniku przesączania się osocza krwi przez ściany kapilarnych naczyń krwionośnych, zachodzącego pod wpływem wysokiego ciśnienia hydrostatycznego. Limfa jest zbliżona pod względem składu chemicznego do osocza krwi. Występuje w niej jednak znacznie mniej białek. Zawiera ona duże ilości limfocytów, trochę mniej granulocytów obojętnochłonnych. Jej funkcje biologiczne sprowadzają się do uczestniczenia w reakcjach obronnych organizmu wspomagania wymiany substancji pomiędzy komórkami, a krwią oraz uczestniczenia w procach krzepnięcia. Chłonka zbierana jest przez kapilarne naczynia limfatyczne i prowadzona do coraz większych naczyń limfatycznych w ścianach, których występują zastawki. Krążenie limfy w obrębie naczyń limfatycznych jest możliwe dzięki skurczą mięśni sąsiadujących z określonymi naczyniami. Naczynia limfatyczne z lewej strony głowy, lewej ręki, tułowia, oraz obu kończyn dolnych łączą się, tworząc wspólny przewód piersiowy, wpadający do lewej żyły podobojczykowej. Naczynia limfatyczne zbierające limfę z prawej strony głowy, prawej ręki łączą się tworząc przewód prawy wpadający do prawej żyły podobojczykowej.
Głównymi narządami układu limfatycznego są grasicę, śledziona oraz szpik kostny. Do narządów obwodowych zalicza się migdałki, węzły chłonne, wyrostek robaczkowy. Główne komórki układu limfatycznego (limfocyty) dojrzewają w obrębie narządów centralnych, natomiast namnażają się w narządach obwodowych.
Składniki krwi oraz choroby krwi.
Skład krwi:
Osocze - jest frakcją płynną, 90 % masy osocza stanowi woda, 8 % przypada na białko, reszta na związki mineralne (kationy sody, magnezu; aniony węglanowe i fosforanowe) oraz niskocząsteczkowe związki organiczne (witaminy, aminokwasy, glukoza, hormony, mocznik).
Wśród najważniejszych białek osocza należy wymienić:
fibrynogen, zwany również włókniakiem, biorący udział w mechanizmie krzepnięcia krwi,
albuminy, regulujące ciśnienie osmotyczne krwi oraz uczestniczące w transporcie niektórych związków chemicznych,
globuliny L oraz B, będące białkami transportowymi oraz γ, zwane przeciwciałami, biorące udział w reakcjach obronnych organizmu.
Elementy upostaciowione krwi - stanowią one do 45 % objętościowych krwi. Wskaźnik określający ilość elementów upostaciowiony we krwi nazywany jest hematokrytem. Krwinki są produkowane w czerwonym szpiku kostnym, znajdującym się we wnętrzu kości płaskich ( kręgów, czaszki, żeber) oraz nasadach kości długich, a więc kości kończyn. Krwinki różnicują się z komórek macierzystych w tak zwanym procesie hemopoezy.
Erytrocyty są komórkami, których proces dojrzewania zachodzi w szpiku kostnym. Kształtem przypominają one dwuwklęsłe krążki. We wnętrzu ich komórek nie występuje jądro komórkowe ani mitochondria, dzięki czemu zużycie tlenu na własne potrzeby jest znacznie zredukowane, a we wnętrzu komórki mieści się więcej hemoglobiny. Długość życia przeciętnego erytrocytu wynosi około 120 dni, a po tym czasie są one rozkładane w śledzionie. Niedotlenienie organizmu jest czynnikiem stymulującym produkcję erytropoetyny, czyli substancji, która stymuluje wytwarzanie krwinek czerwonych. Proces powstawania erytrocytów to erytropoeza. U zdrowego dorosłego człowieka w jednym milimetrze sześciennym krwi powinno ich być od 4,5 do 5 mnl.
Trombocyty, podobnie jak erytrocyty nie zawierają jądra komórkowego, długość ich życia wynosi siedem dni i po tym czasie są również rozkładane w śledzionie. Komórkami prekursorowymi trombocytów są megakariocyty - jedna z największych komórek występujących we krwi. Komórki te biorą udział w procesach krzepnięcia krwi. Gromadzą się one w miejscu, w którym nastąpi przerwanie ciągłości naczynia krwionośnego i przylegają do jego ścian. Wkrótce potem zaczynają wydzielać serotoninę, hormon, który powoduje obkurczanie naczyń krwionośnych. Trombocyty wytwarzają również tromboplastynę, białko potrzebne do zapoczątkowania procesu krzepnięcia. Niedobór trombocytów w organizmie może być przyczyną rozwoju skazy krwotocznej. U człowieka dorosłego w 1 mm3 powinno być 200 do 300 tysięcy trombocytów.
Leukocyty są komórkami powstającymi w szpiku kostnym (granulocyty i monocyty) albo w narządach limfatycznych (limfocyty). We wnętrzu komórek leukocytów znajdują się jądra komórkowe. Cześć z nich posiada zdolność do poruszania się ruchem amebowatym. Największe z leukocytów - monocyty wykształciły również zdolność do fagocytowania i wykorzystują ją np. do zwalczania zakażeń bakteryjnych. Monocyty mogą również przenikać między komórkami ścian naczyń krwionośnych (diapedeza) i przenikać do tkanek. Monocyt, który opuścił naczynie krwionośne jest nazywany makrofagiem.
Eozynofile (granulocyty kwasochłonne) są komórkami wykorzystywanymi przez organizm do zwalczania infekcji pasożytniczych, duże ich ilości powstają u osób posiadających alergie.
Bazofile (granulocyty zasadochłonne) są jednymi z komórek, które biorą udział w rozwoju reakcji zapalnych.
Limfocyty typu B są komórkami zaangażowanymi w reakcje związane z odpornością swoistą. Przekształcają się one w tak zwane plazmocyty i w tej postaci produkują przeciwciała ukierunkowane na konkretny antygen.
Limfocyty typu T są zaangażowane w reakcje związane z odpornością komórkową. Wytwarzają substancje pomagające zwalczać komórki nowotworowe oraz organizmy
MECHANIZMY WARUNKUJĄCE KRZEPNIĘCIE KRWI.
W momencie przerwania ciągłości naczynia krwionośnego bardzo szybko są aktywowane mechanizmy odpowiadające za krzepnięcie krwi. Prowadzą one do wytworzenia skrzepu nazywanego również czopem hemostatycznym. Powstaje on w wyniku aglutynacji (zlepiana) trombocytów i pełni on rolę korka zatykającego uszkodzone naczynia krwionośne. Dzięki temu organizm nie traci dużych ilości krwi. Następstwem aglutynacji płytek krwi jest ich rozpad. Z wnętrza zniszczonych komórek wydostaje się trombokinaza, będąca enzymem katalizującym przekształcanie nieaktywnej protrobniny w trombinę. Trombina umożliwia przemianę rozpuszczonego w osoczu fibrynogenu w galaretowatą fibrynę (włóknik), czyli skrzep. Powstawanie skrzepów może być jednak bardzo groźne dla organizmu. W sytuacji, gdy z różnych powodów na wewnętrznej ścianie naczynia krwionośnego powstanie niewielkie uszkodzenie, będzie ono odebrane przez organizm jako sygnał do aktywacji procesów krzepnięcia. Jeżeli zostanie wówczas wytworzony skrzep może on zaczopować naczynie krwionośne albo oderwać się od ściany naczynia i przemieszczać się wraz z prądem krwi w kierunku serca lub mózgu. Zamknięcie dopływu krwi do tych organów kończy się śmiercią. Czynnikiem, który zapobiega nadmiernemu wykrzepianiu krwi jest heparyna. Substancja ta jest produkowana przez granulocyty zasadochłonne, komórki tuczne oraz komórki wątroby. Jej zadaniem jest hamowanie przekształcania protrombiny w trombinę.
ZNACZENIE UKŁADU IMMUNOLOGICZNEGO CZŁOWIEKA
I. ODPORNOŚĆ NIESWOISTA.
Każdy organizm musi wytworzyć system informujący go o tym, że w jego wnętrzu znajdują się obce komórki lub substancje. Funkcję systemu ostrzegającego u ludzi spełnia układ odpornościowy (immunologiczny). Komórki układu immunologicznego posiadają zdolność do zapamiętywania struktury antygenów, które już raz wniknęły do organizmu. Zwalczanie wrogich komórek może zachodzić na dwa sposoby. Pierwszy polega na wytwarzaniu przez wyspecjalizowane w tym celu komórki białek nazywanych przeciwciałami. Przeciwciała łączą się z antygenem i ułatwiają sfagocytowanie go przez komórki żerne. Drugi sposób sprowadza się do tego, że odpowiednie komórki w sposób bezpośredni atakują niebezpieczne organizmy. Linię obronną organizmu stanowi wiele rodzajów komórek. Część z nich potrafi zabijać lub w inny sposób neutralizować przeciwnika, inne wytwarzają potrzebną do walki z wrogiem broń (immunoglobuliny), pozostałe specjalizują się w dowodzeniu i koordynacji działań reszty komórek. Wszystkie wyżej wymienione typy komórek zaliczane są do jednej grupy określanej mianem krwinek białych.
Odporność nieswoista polega na wytwarzaniu przez organizm zróżnicowanych naturalnych barier ochronnych oraz aktywowaniu komórek przeprowadzających nieukierunkowaną fagocytozę (granulocyty kwasochłonne i obojętne, makrofagi). Przykładem odporności nieswoistej może być występowanie w organizmie barier mechanicznych takich jak skóra czy nabłonek migawkowy pokrywający powierzchnię dróg oddechowych albo błona śluzowa macicy. Organizm może bronić się przed atakiem drobnoustrojów wytwarzając takie związki jak interferon czy lizozym. Interferon jest białkiem syntetyzowanym przez limfocyty i hamuje on rozwój wirusów. Lizozym natomiast jest enzymem znajdującym się w łzach, pocie oraz ślinie a jego działanie polega na trawieniu ściany komórkowej bakterii. Przed atakiem ze strony mikroorganizmów chroni nas również kwaśny odczyn potu odczyn potu oraz bardzo niskie pH soku żołądkowego.
II. ODPORNOŚĆ SWOISTA.
Odporność swoista jest ukierunkowana na konkretny patogen, który jest eliminowany z organizmu przy udziale limfocytów B oraz T. wyróżnia się dwa typy odporności swoistej:
Odporność komórkowa - związana z działalnością limfocytów T oraz C (cytotoksycznych). Komórki te osiągają dojrzałość w grasicy. Są one odpowiedzialne za niszczenie komórek na powierzchni, których znajdują się obce antygeny. Mogą to być komórki zakażone grzybami, wirusami, pewnymi gatunkami bakterii, komórki nowotworowe lub komórki z przeszczepionych organów. Część limfocytów uczestniczących w reakcji zapalnej, po jej zakończeniu przekształca się w komórki pamięci.
Odporność humoralna - jest możliwa dzięki obecności, dojrzewających w torebce Fabrycjusza (ptaki) lub w szpiku kostnym (ssaki), limfocytów typu B. po kontakcie z antygenem przekształcają się one w plazmocyty produkujące przeciwciała. Przeciwciała łączą się z antygenem, co znacznie ułatwia jego neutralizację.