Kreislaufsystem: Funktionen, Teile, Arten, Krankheiten
Das Kreislaufsystem besteht aus einer Reihe von Organen, die den Durchgang von Blut durch alle Gewebe steuern und den Transport verschiedener Materialien wie z. B. Nährstoffe, Sauerstoff, Kohlendioxid und Hormone ermöglichen. Es besteht aus Herz, Venen, Arterien und Kapillaren.
Seine Hauptfunktion liegt im Materialtransport, obwohl es auch zur Schaffung einer stabilen Umgebung für lebenswichtige Funktionen in Bezug auf pH-Wert und Temperatur beiträgt, zusätzlich zur Immunantwort und zur Blutgerinnung.
Kreislaufsysteme können - bei den meisten Wirbellosen - geöffnet werden und aus einem oder mehreren Herzen, einem so genannten Hemocoel und einem Netzwerk von Blutgefäßen bestehen. oder geschlossen - bei einigen wirbellosen Tieren und bei allen Wirbeltieren -, bei denen das Blut auf einen Kreislauf aus Blutgefäßen und Herz beschränkt ist.
Im Tierreich sind die Kreislaufsysteme sehr unterschiedlich und je nach Tiergruppe ändert sich die relative Bedeutung der Organe, aus denen es besteht.
Beispielsweise ist bei Wirbeltieren das Herz für den Kreislauf entscheidend, während bei Arthropoden und anderen wirbellosen Tieren die Bewegungen der Extremitäten unverzichtbar sind.
Funktionen
Das Kreislaufsystem ist hauptsächlich für den Transport von Sauerstoff und Kohlendioxid zwischen Lunge (oder Kiemen, je nach Versuchstier) und Körpergewebe verantwortlich.
Das Kreislaufsystem ist auch dafür verantwortlich, alle vom Verdauungssystem verarbeiteten Nährstoffe auf alle Gewebe des Körpers zu verteilen.
Es verteilt auch Abfallstoffe und toxische Bestandteile auf die Niere und die Leber, wo sie nach einem Entgiftungsprozess durch den Ausscheidungsprozess aus dem Individuum eliminiert werden.
Zum anderen dient es als Transportweg für die von den Drüsen abgesonderten Hormone und verteilt sie auf die Organe, in denen sie wirken müssen.
Es ist auch beteiligt an: der Thermoregulierung von Organismen, der richtigen Einstellung des Blutflusses, der Regulierung des pH-Werts des Organismus und der Aufrechterhaltung eines angemessenen hydroelektrolytischen Gleichgewichts, damit die erforderlichen chemischen Prozesse durchgeführt werden können.
Das Blut enthält Blutplättchen genannte Strukturen, die das Individuum vor Blutungen schützen. Schließlich besteht das Blut aus weißen Blutkörperchen, so dass es eine wichtige Rolle bei der Abwehr von Fremdkörpern und Krankheitserregern spielt.
Stimmen (Orgeln)
Das Kreislaufsystem besteht aus einer Pumpe - dem Herzen - und einem Gefäßsystem. Diese Strukturen werden nachstehend ausführlich beschrieben:
Das Herz
Herzen sind muskulöse Organe mit Pumpfunktionen, die das Blut durch alle Gewebe des Körpers befördern können. Im Allgemeinen bestehen sie aus einer Reihe von Kameras, die in Reihe geschaltet sind und von Ventilen (oder bei bestimmten Arten von Schließmuskeln) flankiert werden.
Bei Säugetieren hat das Herz vier Kammern: zwei Vorhöfe und zwei Ventrikel. Wenn sich das Herz zusammenzieht, wird Blut in das Kreislaufsystem ausgestoßen. Die mehreren Kammern des Herzens ermöglichen einen erhöhten Druck, wenn das Blut vom venösen zum arteriellen Bereich wandert.
Die Vorhofhöhle fängt das Blut ein und seine Kontraktionen senden es zu den Ventrikeln, wo die Kontraktionen Blut an den gesamten Körper senden.
Der Herzmuskel besteht aus drei Arten von Muskelfasern: den sinoatrialen und atrioventrikulären Knötchenzellen, den ventrikulären Endokardzellen und den Myokardfasern.
Die ersten sind klein und schwach zusammengezogen, sie sind autorhythmisch und die Leitung zwischen den Zellen ist gering. Die zweite Gruppe von Zellen ist größer, mit schwacher Kontraktion, aber schneller Überleitung. Schließlich sind die Fasern von mittlerer Größe, starker Kontraktion und sind ein wichtiger Teil des Herzens.
Struktur des Herzens
Beim Menschen befindet sich das Herz in der inferoanterioren Region des Mediastinums und ruht auf dem Zwerchfell und hinter dem Brustbein. Die Form ist konisch und erinnert an eine Pyramidenstruktur. Die Herzspitze wird als Apex bezeichnet und befindet sich im linken Bereich des Körpers.
Ein Querschnitt des Herzens würde drei Schichten offenbaren: das Endokard, das Myokard und das Epikard. Die innere Region ist das mit den Blutgefäßen zusammenhängende und mit dem Blut in Kontakt stehende Endokard.
Die mittlere Schicht ist das Myokard und hier ist die größte Menge an Herzmasse. Das Gewebe, das es bildet, ist muskulös, unwillkürlich zusammengezogen und weist Dehnungsstreifen auf. Die Strukturen, die mit den Herzzellen verbunden sind, sind die Interkalarscheiben, so dass sie synchron wirken können.
Die äußere Hülle des Herzens wird Epikard genannt und besteht aus Bindegewebe. Schließlich ist das Herz von einer äußeren Membran umgeben, die als Perikard bezeichnet wird und gleichzeitig in zwei Schichten unterteilt ist: die faserige und die seröse.
Das seröse Perikard enthält die Perikardflüssigkeit, deren Funktion die Schmierung und Dämpfung der Herzbewegungen ist. Diese Membran ist am Brustbein, an der Wirbelsäule und am Zwerchfell befestigt.
Elektrische Aktivität des Herzens
Der Herzschlag besteht aus den rhythmischen Erscheinungen der Systolen und Diastolen, wobei die erste einer Kontraktion und die zweite der Entspannung der Muskelmasse entspricht.
Damit die Kontraktion der Zellen stattfinden kann, muss ein Aktionspotential damit verbunden sein. Die elektrische Aktivität des Herzens beginnt in einem Bereich, der als "Schrittmacher" bezeichnet wird und sich auf andere Zellen ausbreitet, die durch seine Membranen gekoppelt sind. Herzschrittmacher befinden sich in der Nasennebenhöhle (im Herzen von Wirbeltieren).
Arterien
Alle Gefäße, die das Herz verlassen, werden als Arterien bezeichnet, und in ihnen befindet sich normalerweise sauerstoffreiches Blut, das als arterielles Blut bezeichnet wird. Das heißt, sie können sauerstoffhaltiges Blut (wie die Aorta) oder sauerstofffreies Blut (wie die Lungenarterie) transportieren.
Beachten Sie, dass die Unterscheidung zwischen Venen und Arterien nicht vom Inhalt abhängt, sondern von ihrer Beziehung zum Herzen und zum Netzwerk der Kapillaren. Mit anderen Worten, die Gefäße, die das Herz verlassen, sind die Arterien und diejenigen, die es erreichen, sind die Venen.
Die Wand der Arterien besteht aus drei Schichten: Die innerste Schicht ist die Intimaltunika, die von einem feinen Endothel auf einer elastischen Membran gebildet wird; die von glatten Muskelfasern und Bindegewebe gebildeten Tunica media; und schließlich die äußere Tunika oder Adventitia aus Fettgewebe und Kollagenfasern.
Wenn sich die Arterien vom Herzen entfernen, ändert sich ihre Zusammensetzung, wodurch der Anteil der glatten Muskulatur und die Elastizität verringert werden. Diese Arterien werden als Muskelarterien bezeichnet.
Blutdruck
Der Blutdruck kann als die Kraft definiert werden, die das Blut auf die Gefäßwände ausübt. Beim Menschen variiert der Standardblutdruck zwischen 120 mm Hg in der Systole und 80 mm Hg in der Diastole und wird üblicherweise durch die Ziffern 120/80 angegeben.
Durch das Vorhandensein von elastischem Gewebe können die Arterien pulsieren, während das Blut durch die Struktur fließt, was zur Aufrechterhaltung eines hohen Blutdrucks beiträgt. Die Wände der Arterien müssen extrem dick sein, damit sie beim Absinken des Blutdrucks nicht kollabieren.
Venen
Venen sind Blutgefäße, die für den Transport von Blut vom Kapillarnetzwerk zum Herzen verantwortlich sind. Im Vergleich zu den Arterien sind die Venen viel häufiger und haben eine dünnere Wand, sind weniger elastisch und haben einen größeren Durchmesser.
Wie die Arterien bestehen sie aus drei histologischen Schichten: der inneren, der mittleren und der äußeren. Der Druck der Venen ist sehr niedrig - in der Größenordnung von 10 mm Hg - daher müssen sie mit Ventilen unterstützt werden.
Kapillaren
Die Kapillaren wurden vom italienischen Forscher Marcello Malpighi im Jahr 1661 entdeckt und in den Lungen von Amphibien untersucht. Es handelt sich um sehr häufig vorkommende Strukturen, die in der Nähe fast aller Gewebe ausgedehnte Netzwerke bilden.
Seine Wände bestehen aus feinen Endothelzellen, die durch Bindegewebsfasern verbunden sind. Es ist notwendig, dass die Wände dünn sind, damit der Austausch von Gasen und Stoffwechselstoffen leicht erfolgt.
Es handelt sich um sehr schmale Röhrchen, Säugetiere haben einen Durchmesser von ca. 8 μm, der breit genug ist, um Blutzellen durchzulassen.
Sie sind Strukturen, die für kleine Ionen, Nährstoffe und Wasser durchlässig sind. Wenn sie dem Blutdruck ausgesetzt sind, werden Flüssigkeiten in den Überwachungsraum gedrückt.
Die Flüssigkeiten können durch die in den Endothelzellen vorhandenen Spalten oder durch Vesikel gelangen. Im Gegensatz dazu können Substanzen mit Lipidcharakter leicht durch die Membranen von Endothelzellen diffundieren.
Blut
Das Blut ist eine dicke und viskose Flüssigkeit, die für den Transport von Elementen zuständig ist. Es hat normalerweise eine Temperatur von 38 ° C und macht 8% des Gesamtgewichts eines durchschnittlichen Individuums aus.
Bei sehr einfachen Tieren wie Planarien kann man nicht von "Blut" sprechen, da sie nur eine klare und wässrige Substanz aus Zellen und einigen Proteinen enthalten.
In Bezug auf wirbellose Tiere, die ein geschlossenes Kreislaufsystem haben, wird Blut allgemein als Hämolymphe bezeichnet. Schließlich ist Blut bei Wirbeltieren ein hochkomplexes flüssiges Gewebe und seine Hauptbestandteile sind Plasma, Erythrozyten, Leukozyten und Blutplättchen.
Plasma
Das Plasma stellt den flüssigen Trank des Blutes dar und entspricht 55% der Gesamtzusammensetzung des Blutes. Seine Hauptfunktion ist der Transport von Substanzen und die Regulierung des Blutvolumens.
Einige Proteine sind im Plasma gelöst, wie Albumin (Hauptbestandteil, mehr als 60% der Gesamtproteine), Globuline, Enzyme und Fibrinogen sowie Elektrolyte (Na +, Cl-, K +), Glucose, Aminosäuren, Abfallstoffwechsel unter anderem.
Es enthält auch eine Reihe von gelösten Gasen, wie Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxid, die beim Atemvorgang entstehen und aus dem Körper ausgeschieden werden müssen.
Feste Bauteile
Das Blut hat Zellbestandteile, die den restlichen 45% des Blutes entsprechen. Diese Elemente entsprechen den roten Blutkörperchen, den weißen Blutkörperchen und den Zellen, die mit dem Gerinnungsprozess zusammenhängen.
Rote Blutkörperchen, auch Erythrozyten genannt, sind bikonkave Bandscheiben, die dank eines Proteins namens Hämoglobin für den Sauerstofftransport verantwortlich sind. Eine merkwürdige Tatsache bei diesen Zellen ist, dass reifen Erythrozyten bei Säugetieren ein Zellkern fehlt.
Es handelt sich um sehr häufig vorkommende Zellen. In einem Milliliter Blut befinden sich 5, 4 Millionen rote Blutkörperchen. Die durchschnittliche Lebensdauer eines Erythrozyten im Kreislauf beträgt etwa 4 Monate, in denen er mehr als 11.000 Kilometer zurücklegen kann.
Weiße Blutkörperchen oder Leukozyten hängen mit der Immunantwort zusammen und sind in einem geringeren Anteil als rote Blutkörperchen zu finden, in der Größenordnung von 50.000 bis 100.000 pro Milliliter Blut.
Es gibt verschiedene Arten von weißen Blutkörperchen, darunter Neutrophile, Basophile und Eosinophile, die in die Granulozytenkategorie eingeteilt sind. und die Agranulozyten, die Lymphozyten und Monozyten entsprechen.
Schließlich gibt es die Zellfragmente, die Thrombozyten oder Thrombozyten anderer Wirbeltiere genannt werden und am Gerinnungsprozess beteiligt sind und Blutungen verhindern.
Arten von Kreislaufsystemen
Kleine Tiere mit einem Durchmesser von weniger als 1 mm können durch einfache Diffusionsprozesse Stoffe in ihrem Körper transportieren.
Mit der Zunahme der Körpergröße besteht jedoch ein Bedarf an spezialisierten Organen für die Verteilung von Materialien wie Hormonen, Salzen oder Abfällen auf die verschiedenen Regionen des Körpers.
Bei größeren Tieren gibt es eine Vielzahl von Kreislaufsystemen, die die Funktion des Materialtransports effektiv erfüllen.
Alle Kreislaufsysteme müssen die folgenden Elemente aufweisen: ein Hauptorgan, das für das Pumpen von Flüssigkeiten verantwortlich ist; ein Arteriensystem, das Blut verteilen und den Blutdruck speichern kann; Ein System von Kapillaren, das die Übertragung von Materialien vom Blut zum Gewebe und schließlich zum Venensystem ermöglicht.
Der Satz von Arterien, Venen und Kapillaren bildet den sogenannten "peripheren Kreislauf".
Auf diese Weise ermöglichen die Kräfte, die die oben genannten Organe ausführen (der rhythmische Herzschlag, der elastische Rückstoß der Arterien und die Kontraktionen der Muskeln, die die Blutgefäße umgeben), dass sich das Blut im Körper bewegt.
Kreislauf öffnen
In verschiedenen Gruppen von wirbellosen Tieren wie Krebstieren, Insekten, Spinnen und verschiedenen Weichtieren ist ein offener Kreislauf vorhanden. Es besteht aus einem Blutsystem, das vom Herzen gepumpt wird und in eine Hohlraum namens Hämozele gelangt. Außerdem haben sie ein oder mehrere Herzen und Blutgefäße.
Das Hemocoel kann in einigen Organismen bis zu 40% des gesamten Körpervolumens einnehmen und befindet sich zwischen dem Ektoderm und dem Endoderm, wobei zu berücksichtigen ist, dass die triblastischen Tiere (auch als triploblastisch bezeichnet) drei embryonale Blätter haben: das Endoderm, das Mesoderm und das Ektoderm.
Beispielsweise entspricht bei einigen Krebsarten das Blutvolumen 30% des Körpervolumens.
Die flüssige Substanz, die in das Hämocoel gelangt, wird Hämolymphe oder Blut genannt. Bei diesen Arten von Systemen findet keine Blutverteilung durch Kapillaren zu den Geweben statt, sondern die Organe werden direkt von der Hämolymphe gebadet.
Wenn sich das Herz zusammenzieht, schließen sich die Klappen und das Blut wird gezwungen, sich zum Hemocoel zu bewegen.
Der Druck des geschlossenen Kreislaufsystems ist mit 0, 6 bis 1, 3 Kilopascal recht niedrig, obwohl die vom Herzen und anderen Muskeln verursachten Kontraktionen den Blutdruck erhöhen können. Diese Tiere sind in der Geschwindigkeit und Verteilung des Blutflusses begrenzt.
Geschlossene Kreislaufsysteme
In geschlossenen Kreislaufsystemen bewegt sich das Blut in einem Kreislauf, der aus Röhren besteht, und folgt dem Weg von den Arterien zu den Venen, der durch die Kapillaren verläuft.
Diese Art von Kreislaufsystem ist bei allen Wirbeltieren (Fischen, Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetieren) und bei einigen Wirbellosen wie Regenwürmern und Kopffüßern vorhanden.
Geschlossene Systeme zeichnen sich durch eine klare Funktionstrennung in jedem der Organe aus, aus denen sie bestehen.
Das Blutvolumen nimmt einen viel geringeren Anteil ein als in offenen Systemen. Etwa 5 bis 10% des gesamten Körpervolumens des Individuums.
Das Herz ist das wichtigste Organ und ist dafür verantwortlich, Blut in das Arteriensystem zu pumpen und so den hohen Blutdruck aufrechtzuerhalten.
Das arterielle System ist für die Speicherung des Drucks verantwortlich, der das Blut zwingt, durch die Kapillaren zu fließen. Daher können Tiere mit geschlossenem Kreislauf schnell Sauerstoff transportieren.
Die so dünnen Kapillaren ermöglichen den Materialaustausch zwischen Blut und Gewebe und vermitteln einfache Diffusionsprozesse, Transport oder Filtration. Der Druck ermöglicht Ultrafiltrationsprozesse in den Nieren.
Evolution des Kreislaufsystems
Im Laufe der Evolution der Wirbeltiere hat die Komplexität des Herzens erheblich zugenommen. Eine der wichtigsten Neuerungen ist die schrittweise Erhöhung der Trennung von sauerstoffhaltigem und sauerstoffarmem Blut.
Fische
Bei den primitivsten Wirbeltieren, den Fischen, besteht das Herz aus einer Reihe kontraktiler Hohlräume mit nur einem Vorhof und einem Ventrikel. Im Kreislaufsystem von Fischen wird Blut aus dem einzelnen Ventrikel gepumpt, das durch die Kapillaren in den Kiemen fließt, wo Sauerstoff aufgenommen und Kohlendioxid ausgestoßen wird.
Das Blut setzt seine Reise durch den Rest des Körpers fort und in den Kapillaren erfolgt die Sauerstoffversorgung der Zellen.
Amphibien und Reptilien
Wenn die Abstammungslinie der Amphibien und dann die der Reptilien beginnt, erscheint im Herzen eine neue Kammer, die nun drei Hohlräume aufweist: zwei Vorhöfe und einen Ventrikel.
Mit dieser Innovation gelangt sauerstofffreies Blut in den rechten Vorhof und Blut aus der Lunge in den linken Vorhof, der vom Ventrikel mit dem rechten in Verbindung steht.
In diesem System verbleibt das sauerstofffreie Blut im rechten Teil des Ventrikels und das sauerstofffreie Blut im linken Teil, obwohl es zu einer gewissen Vermischung kommt.
Bei Reptilien ist die Trennung deutlicher, da es eine physikalische Struktur gibt, die den linken und den rechten Bereich teilweise voneinander trennt.
Vögel und Säugetiere
In diesen Abstammungslinien führt die Endothermie ("warmblütige" Tiere) zu höheren Anforderungen an die Sauerstoffversorgung des Gewebes.
Ein Herz mit vier Kammern kann diese hohen Anforderungen erfüllen, wenn der rechte und der linke Ventrikel das sauerstoffhaltige Blut vom sauerstofffreien trennen. Somit ist der Sauerstoffgehalt, der das Gewebe erreicht, der höchstmögliche.
Es besteht keine Verbindung zwischen der linken und der rechten Herzhöhle, da diese durch ein Septum oder ein dickes Septum getrennt sind.
Die im oberen Bereich befindlichen Hohlräume sind die durch das interatriale Septum getrennten Vorhöfe und für die Aufnahme von Blut verantwortlich. Die obere und die untere Hohlvene sind mit dem rechten Vorhof verbunden, während der linke Vorhof die vier Lungenvenen erreicht, von denen zwei aus jeder Lunge kommen.
Die Ventrikel befinden sich im unteren Bereich des Herzens und sind über die atrioventrikulären Klappen mit den Vorhöfen verbunden: der Trikuspidalmuskel auf der rechten Seite und der Mitral- oder Bikuspidalmuskel auf der linken Seite.
Häufige Krankheiten
Herz-Kreislauf-Erkrankungen, auch bekannt als Koronar- oder Herzerkrankungen, umfassen eine Reihe von Pathologien, die mit der Fehlfunktion des Herzens oder der Blutgefäße verbunden sind.
Nach Umfragen sind Herz-Kreislauf-Erkrankungen die häufigste Todesursache in den USA und in bestimmten europäischen Ländern. Risikofaktoren sind eine sitzende Lebensweise, fettreiche Ernährung und Rauchen. Zu den häufigsten Pathologien gehören:
Hoher Blutdruck
Hypertonie besteht aus hohen Werten des systolischen Drucks von mehr als 140 mm Hg und des diastolischen Drucks von mehr als 90 mm Hg. Dies führt zu einem abnormalen Blutfluss durch das Kreislaufsystem.
Arrhythmien
Der Begriff Arrhythmie bezieht sich auf die Veränderung der Herzfrequenz, das Produkt eines unkontrollierten Rhythmus - Tachykardie - oder durch Bradykardie.
Die Ursachen für Herzrhythmusstörungen sind vielfältig und reichen von ungesunden Lebensstilen bis hin zur genetischen Vererbung.
Puffs im Herzen
Das Murmeln besteht aus abnormalen Geräuschen des Herzens, die durch den Auskultationsprozess erkannt werden. Dieses Geräusch ist mit einem Anstieg des Blutflusses aufgrund von Problemen mit den Klappen verbunden.
Nicht alle Geräusche sind gleich ernst, es hängt von der Dauer des Geräusches und der Region und Intensität des Geräusches ab.
Atherosklerose
Es besteht aus der Verhärtung und Anreicherung von Fetten in den Arterien, hauptsächlich aufgrund einer unausgewogenen Ernährung.
Dieser Zustand behindert die Durchblutung und erhöht die Wahrscheinlichkeit anderer Herz-Kreislauf-Probleme, wie z. B. Schlaganfälle.
Herzinsuffizienz
Herzinsuffizienz bezieht sich auf das ineffiziente Abpumpen von Blut in den Rest des Körpers, was zu Symptomen von Tachykardie und Atemproblemen führt.
