Komórki organizmu potrzebują ciągłego dostarczania substancji odżywczych. U niższych zwierząt, jak np. u gąbek, parzydełkowców, płazińców czy nicieni brak jest układu krążenia, a wymiana substancji zachodzi na zasadzie dyfuzji. Takie rozwiązanie nie jest jednak korzystne dla bardziej wyspecjalizowanych organizmów. U zwierząt wyższych pojawia się więc układ krążenia, na który składają się m. in.:

  • KREW - płynna odmiana tkanki łącznej;
  • SERCE - główny narząd pompujący, niekiedy funkcje tłoczącą pełnią inne elementy organizmu;
  • naczynia krwionośne lub inne przestrzenie, gdzie przepływa krew.

Układ krwionośny typu otwartego charakteryzuje się tym, iż krew krąży w naczyniach, z których z kolei wylewa się do jam ciała. Z przestrzeni tych jest następnie zbierana, trafia do serca i dalej na cały organizm. Taki typ układu występuje m. in. u stawonogów, mięczaków.

U niektórych pierścienic i mięczaków, jak również u większości kręgowców spotykamy zamknięty układ krwionośny. Krew krąży tu w zamkniętym systemie naczyń. Pomiędzy krwią a komórkami organizmu wymiana różnych substancji, gazów czy produktów przemiany materii zachodzi przez cienkie, przepuszczalne ściany drobnych naczyń krwionośnych.

UKŁAD KRĄŻENIA KRĘGOWCÓW

Zbudowany jest z układu krwionośnego i układu limfatycznego.

Układ limfatyczny składa się m. in. z naczyń limfatycznych, limfy. Zaliczamy tu również grasicę, wątrobę, śledzionę, także migdałki.

UKŁAD KRWIONOŚNY

Wyróżniamy tu głównie serce, krew, naczynia krwionośne.

Zadania układu krwionośnego:

  1. transport substancji odżywczych do komórek organizmu;
  2. transport tlenu z płuc do tkanek;
  3. transport dwutlenku węgla z tkanek do płuc i dalej na zewnątrz organizmu;
  4. transport produktów przemiany materii do nerek;
  5. transport witamin, hormonów;
  6. udział w procesach odpornościowych organizmu;
  7. udział w utrzymaniu stałej temperatury ciała;
  8. udział w utrzymaniu stałego ciśnienia osmotycznego, pH pomiędzy tkankami.

KREW

Składa się z osocza (ponad 50% objętości krwi) i zawieszonych w nim elementów morfotycznych, czyli krwinek (krwinki czerwone, krwinki białe, płytki krwi).

Osocze to w ponad 90% woda, resztę stanowią białka (głównie fibrynogen, albuminy, globuliny), inne związki organiczne i nieorganiczne. Osocze pozostaje w równowadze dynamicznej zarówno z płynami międzykomórkowymi, jak i wewnątrzkomórkowymi. Jedno z białek osocza - fibrynogen bierze udział w procesach krzepnięcia krwi. Lipoprteiny są nośnikiem w transporcie lipidów. Albuminy i globuliny biorą udział w regulacji równowagi pomiędzy płynami ustrojowymi.

Krwinki czerwone, inaczej erytrocyty odpowiadają m. in. za transport tlenu. Dojrzałe erytrocyty kręgowców posiadają jądro komórkowe. U ssaków krwinki czerwone są bezjądrzaste (jądro tracone jest podczas rozwoju komórki), mają kształt dysku, dwuwklęsłego krążka. Erytrocyty mają średnicę ok. 8 μm. Dzięki dużej elastyczności, którą zapewnia głównie cytoszkielet erytrocytu, krwinki te mają zdolność do przechodzenia przez naczynia krwionośne (nawet te, o średnicy mniejszej od średnicy erytrocytu). W 1 mm3 krwi człowieka znajduje się około 4,5-5,5 mln krwinek czerwonych. Krwinki czerwone zawierają hemoglobinę - czerwony barwnik krwi, który uczestniczy w transporcie tlenu. Erytrocyty powstają w szpiku kostnym czerwonym, a po około 120 dniach życia rozkładane są w śledzionie (w wątrobie dochodzi do degradacji uwolnionej hemoglobiny).

Anemia, inaczej niedokrwistość - choroba, której objawem jest spadek poniżej normy liczby erytrocytów we krwi lub zawartych w nich hemoglobiny. Objawy: niedotlenienie tkanek organizmu, ogólne osłabienie, bladość skóry, zawroty głowy, brak apetytu. Przyczyny: silny krwotok, krwawienie wewnętrzne, niedobór żelaza, hemoliza krwinek czerwonych w skutek np. zakażeń, zatruć.

Krwinki białe, czyli leukocyty biorą udział w procesach odpornościowych organizmu, charakteryzują się zdolnością do ruchu, a także do przechodzenia przez ściany naczyń włosowatych. W krwi dorosłego człowieka występuje około 4-10 tys./mm3 krwi. Podczas infekcji ilość krwinek białych może ulec zwiększeniu.

Białaczka - choroba nowotworowa, w wyniku której dochodzi do nadmiernego namnażania się krwinek białych, m. in. w szpiku kostnym; inne krwinki mogą być wypierane, co często prowadzi do anemii. Nadmierna ilość krwinek białych blokuje natomiast ich rozwój, co z kolei wpływa na spadek odporności organizmu. W wyniku krwotoku wewnętrznego w mózgu, może dochodzić nawet do śmierci chorego. Leczenie białaczki opiera się w głównej mierze na radioterapii. Jej działanie może znacznie opóźnić rozwój choroby.

Ze względu na obecność ziarnistości w cytoplazmie wśród leukocytów wyróżniamy:

  1. granulocyty - zawierają ziarnistości w cytoplazmie, powstają w szpiku kostnym czerwonym, zaliczamy tu:
  • neutrofile, inaczej leukocyty obojętnochłonne - fagocytują bakterie, oraz komórki tkanek, które uległy zranieniu lub zostały zainfekowane; podczas infekcji bakteryjnych zwiększa się ich ilość;
  • eozynofile - granulocyty kwasochłonne, inaktywują lub nasilają odczyn zapalny, unieszkodliwiają pasożyty;
  • bazofile - granulocyty zasadochłonne, uczestniczą w reakcjach anafilaktycznych, uczuleniowych, związanych z bezpośrednią nadwrażliwością, w ziarnistościach bazofili magazynowane są heparyna (przeciwdziała krzepnięciu krwi) i histamina (uwalniana podczas reakcji alergicznej);
  1. agranulocyty - posiadają cytoplazmę bez ziarnistości, do agranulocytów należą:
  • limfocyty - biorą udział w procesach odpornościowych organizmu, m. in. w produkcji przeciwciał, walce z bakteriami, wirusami
  • monocyty - największe leukocyty, o średnicy około 23 μm, powstają w szpiku kostnym czerwonym, żyją średnio do 72 godzin, po przejściu do tkanek przekształcają się w makrofagi tkankowe, uczestniczą m. in. w reakcjach przeciwbakteryjnych, przeciwpasożytniczych, usuwają także uszkodzone tkanki.

Płytki krwi, czyli trombocyty - u ssaków są to fragmenty komórek (twory cytoplazmatyczne), które nie posiadają jądra, w przeciwieństwie do płytek krwi innych kręgowców. U zdrowego człowieka występuje około 150-400 tys./mm3 krwi. Trombocyty tworzone są w szpiku kostnym czerwonym z megakariocytów, na skutek oddzielania się fragmentów cytoplazmy z tych komórek. Płytki krwi uczestniczą w procesach krzepnięcia krwi. W wyniku uszkodzenia naczynia krwionośnego trombocyty wydzielają różne czynniki, głównie ADP, który wzmaga agregację płytek krwi. Tworzy się tzw. czop. W dalszym przebiegu procesu krzepnięcia krwi, w obecności różnych czynników, powstaje skrzep.

Hemofilia - choroba wywołana jest zaburzeniami w przebiegu procesu krzepnięcia krwi, głównie w skutek braku któregoś z białek osoczowych.

NACZYNIA KRWIONOŚNE

Do naczyń krwionośnych zaliczmy tętnice, żyły oraz naczynia włosowate.

Naczynia krwionośne posiadają trójwarstwową ścianę:

1. ściana zewnętrzna - zbudowana z tkanki łącznej;

2. ściana środkowa - warstwa mięśni gładkich;

3. ściana wewnętrzna - zbudowana ze śródbłonka i tkanki łącznej.

Tętnicami krew płynie z serca, a następnie poprzez mniejsze tętniczki i naczynia włosowate jest doprowadzana do komórek ciała. Naczynia włosowate mają bardzo cienką ścianę, zbudowaną ze śródbłonka. Taka budowa umożliwia wymianę substancji pomiędzy krwią i tkankami. Naczynia te przechodzą dalej w żyły (naczynia włosowate łączą tętnice z żyłami). Krew za pośrednictwem żył doprowadzana jest do serca.

SERCE

Serce zlokalizowane jest w śródpiersiu, w klatce piersiowej, pod mostkiem. Otoczone jest, tzw. workiem osierdziowym, który chroni je przed różnymi urazami podczas pracy. Pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną warstwą osierdzia występuje jama osierdzia, w której znajduje się płyn osierdziowy (zmniejsza on tarcie pomiędzy warstwami). Serce ssaków jest czteroczęściowe, podzielone na dwa przedsionki i dwie komory. Pomiędzy prawą a lewą częścią serca występuje przegroda (odpowiednio na wysokości przedsionków nazywana międzyprzedsionkową, na wysokości komór - przegrodą międzykomorową). Przegroda międzyprzedsionkowa posiada charakterystyczne zagłębienie, tzw. dół owalny, który stanowi pozostałość po otworze występującym w okresie życia płodowego, umożliwiał on przepływ krwi z prawego do lewego przedsionka.

W sercu możemy wyróżnić zastawki, które uniemożliwiają zmianę kierunku przepływu krwi przez serce. Pomiędzy przedsionkiem a komorą prawej części serca występuje zastawka przedsionkowo - komorowa trójdzielna, pomiędzy przedsionkiem a komorą lewej części serca - zastawka przedsionkowo - komorowa dwudzielna, inaczej mitralna. Zastawki te przyłączone są (na wysokości ujść przedsionkowo - komorowych) za pomocą strun ścięgnistych do mięśni brodawkowych. Przedsionki wypełniane są krwią powracającą z organizmu, z tkanek. W wyniku skurczu przedsionków i wzrastającego ciśnienia dochodzi do przepływu krwi do komór, przez otwarte zastawki przedsionkowo - komorowe. Wypełnione krwią komory kurczą się. Podczas skurczu rośnie ciśnienie w komorach, a krew napiera na zastawki. Zjawiska te powodują zamknięcie zastawek przedsionkowo - komorowych. W wyniku skurczu mięśni brodawkowych, a także napięcia strun ścięgnistych nie możliwe jest aby zastawki otworzyły się w kierunku przedsionków.

U podstawy tętnic odchodzących od komór, czyli tętnicy płucnej oraz aorty występują, tzw. zastawki półksiężycowate. Podczas dalszego skurczu komór, gdy ciśnienie w komorach przekracza wartość ciśnienia panującego w tętnicach, dochodzi do otwarcia zastawek. Wpływająca do naczyń krew powoduje odpychanie zastawek na boki. Następuje rozkurcz komór, ciśnienie w nich maleje (jest mniejsze niż w tętnicach). Prowadzi to zamknięcia zastawek półksiężycowatych. W wyniku różnych chorób, jak np. kiła czy też uwarunkowań genetycznych może dochodzić do deformacji zastawek, a w konsekwencji do zaburzeń w przepływie krwi (krew częściowo może cofać się do komory). Zjawisko to powoduje zmniejszenie wydolności serca. W takich sytuacjach najczęściej przeprowadza się zabiegi chirurgiczne, polegające na wszczepieniu sztucznych zastawek.

Akcja serca, jego automatyczna praca jest inicjowana przez układ przewodzący znajdujący się w sercu. Dlatego też w wyniku izolacji serca z organizmu możliwa jest jego kilkugodzinna praca (serce powinno się oczywiście znajdować w odpowiednim płynie odżywczym, zawierającym dużą ilość tlenu). Wymieniony tu układ przewodzący zbudowany jest z tkanki węzłowej. Praca serca inicjowana jest przez główny rozrusznik serca, czyli węzeł zatokowo - przedsionkowy, który zlokalizowany jest u ujścia żyły głównej do prawego przedsionka. Mięsień sercowy łączy się z włóknami mięśni przedsionka przez tzw. wstawki. Dzięki takiemu połączeniu skurcze są rozprzestrzeniane na przedsionki. Odpowiednie mięśnie przedsionków uczestniczą w przewodzeniu potencjału czynnościowego, który jest kierowany do węzła przedsionkowo - komorowego. Węzeł ten znajduje się w prawej części przegrody międzyprzedsionkowej. W tym miejscu impuls jest wolniej przewodzony, co wpływa na istnienie przerwy, która rozdziela skurcz przedsionków od skurczu komór. Po prawej stronie przegrody międzykomorowej położony jest pęczek Hissa, który rozwidla się na włókna Purkiniego. Występuje tu najwyższa szybkość przewodzenia.

Objętość wyrzutowa serca jest to ilość krwi, którą wypompowuje jedna z komór serca. U dorosłego człowieka podczas cyklu pracy serca wynosi ona około 75 ml.

Pojemność minutowa serca jest to ilość krwi, która tłoczona jest przez jedną z komór serca podczas jednej minuty. Średnio wynosi ona 5 litrów/min.

Ilość krwi, która przechodzi z żył do serca nazywana jest pojemnością wrzutową. Według prawa Sterlinga pojemność ta jest odpowiednio proporcjonalna do tzw. pojemności minutowej.

Serce może zwiększyć częstość bicia wskutek np. wysiłku fizycznego. Także noradrenalina wydzielona przez nerwy układu współczulnego, czy adrenalina, której wydzielanie następuje szczególnie podczas stresu mogą przyspieszać pracę serca.

Praca serca może być samodzielna, ale ma na nią wpływ także układ nerwowy. Ściany naczyń krwionośnych zaopatrzone są w receptory czuciowe. Odbierają one wszystkie zmiany w ciśnieniu. Informacje na ten temat zostają następnie wysłane do rdzenia przedłużonego, który odpowiada za regulację akcji serca. Ośrodek regulacji ma kontrolę nad nerwami autonomicznymi, które uchodzą do węzła układu przewodzącego serca. Wśród nerwów autonomicznych, odpowiednio nerwy współczulne przyspieszają akcję serca, na ich zakończeniach zazwojowych wydzielana jest noradrenalinę. Nerwy układu przywspółczulnego działając natomiast antagonistycznie, wydzielają acetylocholinę i zwalniają akcję serca.

Praca serca jest również regulowana hormonalnie. Na akcję tego narządu wpływa także temperatura. Przy wysokiej temperaturze, np. w wyniku gorączki częstość uderzeń ulega zwiększeniu, gdy organizm ulega wychłodzeniu częstość uderzeń spada.

Parcie krwi na ściany naczyń krwionośnych (ich stronę wewnętrzną) wywołuje powstanie ciśnienia. Ciśnienie krwi zależy m. in. od oporu naczyń na krew, jak również szybkości z jaką pracuje serce. W wyniku zmniejszenia objętości krwi, np. podczas krwotoku dochodzi do zmniejszenia ciśnienia krwi. Ciśnienie ulega natomiast zwiększeniu gdy następuje wzrost ilości krwi, np. podczas spożywania soli, która zatrzymuje wodę.

Opór obwodowy, nazywany także naczyniowym, związany jest z lepkością krwi a także tarciem jakie powstaje między nią a ścianami naczyń krwionośnych. Opór ten reguluje tempo z jakim przepływa krew. Tarcie przyjmuje najwyższą wartość w tętniczkach. Tu bowiem stosunek objętości krwi, która przepływa przez naczynia, do ich przekroju jest największy. Lepkość krwi utrzymuje się natomiast na stałym poziomie. Należy zaznaczyć, iż naczynia krwionośne nie zmieniają swojej długości, zmianie ulega jedynie ich przekrój. Wystąpienie nawet niewielkiej różnicy w średnicy naczyń krwionośnych sprawia, iż wartości ciśnienia krwi ulegają istotnej zmianie.

Prawidłowe wartości ciśnienia u młodego człowieka wynoszą średnio 120/80 mm Hg. Ciśnienie mierzone jest zwykle na tętnicy ramieniowej. Ciśnienie występujące w czasie skurczu serca, nazywane jest ciśnieniem skurczowym i wynosi około 120 mm Hg. Druga składowa ciśnienia, czyli ciśnienie rozkurczowe, podczas rozkurczu serca to około 80 mm Hg.

W przypadku gdy ciśnienie powyżej 95 mm Hg utrzymuje się przez dłuższy okres czasu może oznaczać, iż osoba u której stwierdzone te wartości cierpi na nadciśnienie tętnicze. Choroba ta wiąże się ze zmianami w lewej komorze serca - jej przerostem i upośledzeniem. Nadciśnienie może być uwarunkowane genetycznie, może również rozwijać się w wyniku nadmiernej otyłości, czy złej diety.

Ciśnienie przyjmuje najwyższe wartości w tętnicach i zmniejsza się wraz z oddalaniem się naczyń od serca. Krew w żyłach posiada bardzo niskie ciśnienie, które może dochodzić nawet do zera.

Żyły, w których krew płynie w kierunku przeciwnym do działania siły ciążenia, głównie żyły w kończynach, o średnicy powyżej 2 mm posiadają zastawki, które uniemożliwiają zmianę kierunku przepływu krwi, jej cofanie. Długotrwałe stanie sprawia, iż krew gromadzi się w żyłach. Naczynia te nie przyjmują już krwi z naczyń włosowatych. W żyłach wzrasta więc ciśnienie, a z układu krążenia duże ilości osocza są wypierane. Zjawisko to często wiąże się z niedotlenieniem mózgu, co z kolei może być przyczyną omdleń. Osoby, która zemdlała nie należy podnosić. Mogłoby to bowiem prowadzić do szoku krążeniowego, który w skrajnych przypadkach prowadzi nawet do śmierci. Zachowaniem obronnym organizmu podczas omdlenia, jest bowiem przyjęcie pozycji leżącej, która ma umożliwić wznowienie prawidłowego krążenia.