Fizjologia układu krążenia

Homeostaza

Warunki w środowisku zewnętrznym organizmu mogą zmieniać się szybko i drastycznie. Aby przetrwać, organizmy muszą utrzymywać w miarę stałe środowisko wewnętrzne, które obejmuje ciągłą regulację temperatury, pH i innych czynników. Ten zrównoważony stan jest znany jako homeostaza, która opisuje procesy, dzięki którym organizmy utrzymują optymalne warunki wewnętrzne. Aby utrzymać homeostazę, organizmy rozwinęły struktury o różnych funkcjach. Fizjologia to nauka o normalnych funkcjach i mechanizmach różnych układów w organizmie. Na przykład, jeśli środowisko zewnętrzne stanie się cieplejsze niż idealna temperatura wewnętrzna, organizm aktywuje procesy fizjologiczne, które powstrzymają ciało przed ogrzaniem się do temperatury zewnętrznej. Ludzie i wiele innych zwierząt osiąga homeostazę poprzez odrębne procesy fizjologiczne w wyspecjalizowanych komórkach.

Układy narządów u ludzi

Jeden lub więcej typów komórek o funkcjach wspomagających tworzy tkanki, które z kolei tworzą narządy o wyspecjalizowanych funkcjach organizmu. Układy narządów składają się z dwóch lub więcej narządów, które współpracują ze sobą, aby zapewnić wspólną funkcję. Układ fizjologiczny kręgowców składa się z 11 głównych układów narządów. Chociaż wszystkie układy narządów są ze sobą połączone, funkcjonują one w pewnym stopniu niezależnie od siebie.

Ciało pokryte jest układem powłokowym, który składa się ze skóry, włosów, paznokci, receptorów czuciowych i różnych gruczołów. Oprócz ochrony struktur wewnętrznych, narządy powłokowe wyczuwają wiele cech środowiska zewnętrznego i pomagają regulować temperaturę ciała. Wewnętrznie narządy są chronione i wspierane przez układ kostny, który składa się z kości, chrząstek, ścięgien i więzadeł. Układ kostny zapewnia również przyczep dla mięśni tworzących układ mięśniowy. Mięśnie mogą poruszać ciałem, poruszając szkieletem lub kurczyć się, aby przenosić substancje przez puste narządy. Układ nerwowy składa się z mózgu, rdzenia kręgowego i nerwów obwodowych. Interpretuje bodźce sensoryczne i kieruje zachowaniem organizmu w celu kontrolowania procesów fizjologicznych wraz z innymi układami. Układ hormonalny składa się z gruczołów i narządów wydzielających hormony, w tym przysadki mózgowej, tarczycy, trzustki, jajników i jąder. Reguluje wzrost, metabolizm i rozmnażanie wraz z innymi układami. Układ oddechowy kontroluje wymianę gazową w celu zaopatrzenia organizmu w tlen, ponieważ usuwa dwutlenek węgla w płucach po przejściu powietrza przez jamę nosową, gardło, krtań, tchawicę i oskrzela. Układ trawienny przetwarza i rozkłada pokarm, który jest przyjmowany przez jamę ustną i przełyk, a następnie przemieszczany przez żołądek, jelito cienkie i grube przed wydaleniem przez odbytnicę i odbyt. Składniki odżywcze są wchłaniane w jelicie cienkim i grubym, a następnie przetwarzane przez wątrobę. Układ moczowy koncentruje i eliminuje odpady azotowe przez nerki, pęcherz moczowy i cewkę moczową. Pozbywa się również nadmiaru wody z organizmu. Układ sercowo-naczyniowy lub krążenia składa się z serca, naczyń krwionośnych i krwi i dostarcza tlen i składniki odżywcze do tkanek, jednocześnie usuwając dwutlenek węgla i produkty przemiany materii w całym ciele. Układ limfatyczny utrzymuje odpowiedź immunologiczną organizmu za pośrednictwem białych krwinek lub limfocytów (znajdujących się w czerwonym szpiku kostnym), grasicy, naczyń limfatycznych, przewodu piersiowego, śledziony i węzłów chłonnych. Wreszcie układ rozrodczy przygotowuje komórki rozrodcze organizmów. U mężczyzn jądra i penis tworzą układ rozrodczy, podczas gdy u kobiet macica, jajniki i pochwa stanowią układ rozrodczy.

Fizjologia układu krążenia

Fizjologia organizmów jednokomórkowych i podstawowych zwierząt wielokomórkowych, takich jak gąbki, jest często prosta. Na przykład mały rozmiar i duży stosunek powierzchni do objętości mikroorganizmów pozwala im osiągnąć regulację poprzez dyfuzję przez błonę komórkową. Podobnie woda morska krąży w porach gąbek, przenosząc składniki odżywcze i produkty przemiany materii do iz komórek. Bardziej złożone zwierzęta rozwinęły układy krążenia do przemieszczania krwi w całym ciele w celu transportu składników odżywczych, produktów przemiany materii, hormonów i innych cząsteczek, podczas gdy układy oddechowe umożliwiają wymianę gazową między układem krążenia a środowiskiem zewnętrznym.

Układ krążenia u zwierząt może być otwarty lub zamknięty. Otwarte układy krążenia są zwykle obecne u wielu bezkręgowców i składają się z jednego lub więcej prostych serc, sieci naczyń i połączonych ze sobą przestrzeni, które bezpośrednio kąpią narządy wewnętrzne w płynie umożliwiającym wymianę materiałów. Kręgowce mają zamknięty układ krążenia, w którym krew jest zamknięta w zamkniętym systemie naczyń, który rozgałęzia się szeroko w tkankach, aby zapewnić wymianę materiału. Ten zamknięty system naczyń krwionośnych jest połączony z sercem, w którym żyły przenoszą krew z tkanek w kierunku serca i tętnice przenoszące krew z serca do reszty ciała. Serca czterokomorowe, takie jak u ludzi, są związane z dwiema pętlami naczyń. U ludzi zubożona w tlen krew z narządów dostaje się do serca przez prawy przedsionek, który kurczy się, aby przepchnąć krew do prawej komory, która z kolei wysyła krew do płuc. Po wymianie gazowej w płucach krew bogata w tlen wraca do lewego przedsionka, a następnie jest wpychana do lewej komory. Ta ostatnia komora jest bardziej muskularna niż inne i przy silnym skurczu jest w stanie pompować krew do reszty ciała.

Zamknięte układy krwionośne umożliwiają szybkie krążenie krwi, co z kolei umożliwia szybki i sprawny transport substancji po całym organizmie, a także wyższe ciśnienie krwi niż w układach otwartych. Ciśnienie krwi jest generowane przez skurcz komór serca, gdy krew jest wtłaczana do tętnic. Gdy komory serca rozluźniają się, ciśnienie krwi spada.

Ciśnienie krwi

U ludzi funkcjonowanie układu krążenia można ocenić, mierząc ciśnienie krwi i odpowiadające mu tętno u danej osoby. Ciśnienie krwi mierzy się w milimetrach słupa rtęci (mmHg), czyli wysokości w milimetrach, do której podnosi się rtęć w kolumnie pod wpływem wywieranego na nią ciśnienia. Tętno jest mierzone w uderzeniach na minutę. Ze względu na skurcze i ruchy relaksacyjne serca, odczyty ciśnienia krwi składają się z dwóch liczb - skurczowej i rozkurczowej. Ciśnienie skurczowe mierzy się podczas skurczów komór, a ciśnienie rozkurczowe to minimalne ciśnienie w tętnicach podczas odpoczynku między skurczami. Ogólnie rzecz biorąc, ciśnienie skurczowe 90-120 mmHg i ciśnienie rozkurczowe 60-80 mmHg są uważane za zdrowe. Jeśli chodzi o tętno, 60-100 uderzeń na minutę jest uważane za zdrowe dla dorosłych. Sportowcy na ogół mają niższe tętno, ponieważ ćwiczenia sercowo-naczyniowe podnoszą tętno i sprawiają, że serce pompuje bardziej efektywnie, co ostatecznie zmniejsza tętno spoczynkowe¹.

Podwyższony poziom ciśnienia krwi przez dłuższy czas lub nadciśnienie może uszkadzać naczynia krwionośne i jest powiązane z zawałem serca i udarem mózgu². Naukowcy odkryli, że wpływ ciśnienia skurczowego i rozkurczowego na układ sercowo-naczyniowy jest różny, tak że częstość zdarzeń sercowo-naczyniowych jest silnie związana z ciśnieniem skurczowym. Dlatego liczba pacjentów ze skurczowym nadciśnieniem tętniczym, którzy cierpią na incydenty sercowo-naczyniowe, jest wyższa niż liczba pacjentów z nadciśnieniem rozkurczowym³. Czynniki genetyczne, a także styl życia i czynniki środowiskowe mogą powodować nadciśnienie i choroby układu krążenia. Na przykład spożywanie dużych ilości soli powoduje zatrzymywanie nadmiaru wody w organizmie, podnosząc ciśnienie krwi i obciążając naczynia krwionośne. Wszelkie uszkodzenia naczyń krwionośnych sprawiają, że są one podatne na urazy, co stwarza powierzchnie do gromadzenia się płytki nazębnej, ostatecznie usztywniając naczynia krwionośne i zmniejszając efektywność przepływu krwi.

Pomiary ciśnienia krwi

Ciśnieniomierze służą do pomiaru ciśnienia krwi. Składają się z nadmuchiwanego mankietu, który jest połączony z pompą (ręczną lub automatyczną) i manometrem. Najbardziej efektywnym sposobem użycia ciśnieniomierza jest użycie go na tętnicy ramiennej na ramieniu, która znajduje się na poziomie serca. Ciśnieniomierze są używane w połączeniu ze stetoskopem, który jest akustycznym urządzeniem medycznym służącym do słuchania dźwięków wewnętrznych za pośrednictwem metalowego dysku lub rezonatora. Stetoskop jest trzymany tuż pod ciśnieniomierzem, tuż nad wewnętrzną stroną łokcia danej osoby, aby zmierzyć dźwięki skurczowego i rozkurczowego ciśnienia krwi. Mankiet jest napompowany do 200 mmHg, zatrzymując przepływ krwi poprzez ściskanie naczyń krwionośnych i jest to bezpieczny nacisk, jaki można zastosować na ramię. Gdy mankiet opróżnia się, naczynia krwionośne zaczynają się otwierać, a krew może ponownie przepływać. Skurczowe ciśnienie krwi jest oznaczone pierwszym słyszanym dźwiękiem, a ciśnienie rozkurczowe jest określane przez ostatni słyszany dźwięk. Dźwięki te nazywane są dźwiękami Korotkowa, które są dźwiękiem krwi siłą przepychanej przez naczynia krwionośne przez serce⁴.

Układ oddechowy

Układ krążenia ściśle współpracuje z układem oddechowym, aby dostarczać tlen do tkanek, jednocześnie usuwając dwutlenek węgla. Różne organizmy rozwinęły odrębne struktury oddechowe do wymiany gazowej. Na przykład wiele zwierząt wodnych wymienia gazy przez skrzela. Ruchy skrzelowe są łatwe do zaobserwowania i można je wykorzystać do obliczenia częstości oddychania organizmów wodnych, zliczając, ile razy organizm porusza pokrywą skrzelową lub wieczkiem. Tempo oddychania może zmieniać się wraz z temperaturą, ponieważ cząsteczki tlenu są transportowane z różną szybkością w zależności od tego, jak ciepłe lub chłodne jest środowisko. W środowisku wodnym ilość dostępnego rozpuszczonego tlenu w wodzie zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury. Zmniejszona ilość tlenu ma wpływ na tempo oddychania organizmów wodnych, biorąc pod uwagę ich zdolność do dyfuzji tlenu w ich ciałach. Z drugiej strony zwierzęta lądowe mają wewnętrzne struktury oddechowe, takie jak płuca. U ludzi oddychanie polega na wdychaniu poprzez kurczenie się przepony w celu wciągnięcia powietrza. Kiedy przepona się rozluźnia, powietrze jest biernie uwalniane z płuc.

Palenie tytoniu jest główną przyczyną raka płuc, odpowiedzialnego za 80-90% zgonów z powodu raka płuc. Każdego roku ponad 120 000 Amerykanów umiera z powodu raka płuc związanego z paleniem tytoniu i stanowi dużą^{część zgonów}, którym można zapobiec. Podsumowując, styl życia przyczynia się do zdrowia zarówno układu krążenia, jak i oddechowego, a zmianie stylu życia można zapobiec znacznej liczbie zgonów.

Odwołania

1. Wilson, MG, Ellison, GM i, NT. Podstawowa nauka stojąca za korzyściami sercowo-naczyniowymi ćwiczeń. Br J Sport Med . 2016, 50(93-99).
2. Psaty, BM i wsp. Związek między poziomem ciśnienia krwi a ryzykiem zawału mięśnia sercowego, udaru mózgu i śmiertelności całkowitej: badanie zdrowia układu sercowo-naczyniowego. Arch Stażysta Med. 2001 , Vol. 161, 9 (1183-92).
3. Kannel, WB. Podwyższone skurczowe ciśnienie krwi jako czynnik ryzyka sercowo-naczyniowego. Am. J. Cardiol. 2000, tom 85, 2 (251-5).
4. Perloff, D, i wsp. Oznaczanie ciśnienia krwi człowieka za pomocą sfigmomanometrii. cyrkulacja. 1993, tom 88, 5 (2460-70).
5. Amerykański Departament Zdrowia i Opieki Społecznej. . . Konsekwencje zdrowotne palenia: raport Naczelnego Lekarza. Rok 2004.