心血管系：生理学、臓器機能、組織学 - 解剖学と生理学 - 2024

心臓血管系は複雑な細胞と血液との間の物質を輸送血管のセット、および血液と環境との間です。その成分は心臓、血管、血液です。

心血管系の機能は次のとおりです。1）酸素と栄養素を体の組織に分配します。2）二酸化炭素と代謝廃棄物を組織から肺と排泄器官に輸送する。3）免疫システムと体温調節の機能に貢献します。

出典：江戸新堂

心臓は2つのポンプとして機能します。1つは肺循環用、もう1つは全身循環用です。どちらの循環でも、心腔が整然と収縮して血液を一方向に動かす必要があります。

肺循環は、肺と心臓の間の血液の流れです。血液ガスと肺胞の交換を可能にします。体循環とは、心臓と肺を除く身体の他の部分との間の血液の流れです。それは、臓器の内側と外側の血管を含みます。

先天性心疾患の研究は、新生児と成人の心臓の解剖学、および先天性欠損に関与する遺伝子または染色体の知識に大きな進歩をもたらしました。

人生の間に獲得される多くの心臓病は、年齢、性別、または家族歴などの要因に依存します。健康的な食事、運動、薬物療法は、これらの疾患を予防または制御することができます。

循環器系の疾患の信頼できる診断は、イメージングの技術的進歩によって可能になりました。同様に、手術の進歩により、ほとんどの先天性欠損症および多くの非先天性疾患を治療することができました。

心臓の解剖学と組織学

カメラ

心臓の機能は左右で異なります。の各側は2つのチャンバーに分かれています。上部は心房と呼ばれ、下部は心室と呼ばれます。両方のチャンバーは、主に心臓と呼ばれる特別なタイプの筋肉で構成されています。

心房、または上部チャンバーは心房間中隔によって分離されています。心室または下室は心室中隔によって分離されています。右心房の壁は薄く、上大静脈と下大静脈、および冠静脈洞の3本の静脈が内部に血液を排出します。この血は体から来ます。

心の部分。出典：Diagram_of_the_human_heart_（トリミング）_pt.svg：Rhcastilhos派生著作：Ortisa

左心房の壁は右心房の3倍の厚さです。4本の肺静脈が酸素化された血液を左心房に排出します。この血液は肺からのものです。

心室の壁、特に左の壁は、心房の壁よりもはるかに厚いです。肺動脈は、血液を肺に送る右心室から始まります。大動脈は、血液を体の他の部分に送る左心室から始まります。

心室の内面は肋骨があり、線維柱帯と呼ばれる筋肉の束と帯が付いています。乳頭筋は心室の空洞に突き出ています。

バルブ

心室の各開口部は、血流の戻りを防ぐ弁によって保護されています。弁には2つのタイプがあります：房室（僧帽弁と三尖弁）と半月（肺と大動脈）。

二尖弁である僧帽弁は、左心房（心房）を同じ側の心室に接続します。三尖弁は、右心房（心房）を同じ側の心室に接続します。

カスプは心内膜の葉状のひだ（線維性結合組織で補強された膜）です。房室弁の尖と乳頭筋は、腱索と呼ばれる細い紐状の構造でつながっています。

半月弁はポケット型の構造です。2つのリーフレットで構成される肺動脈弁は、右心室と肺動脈を接続します。3つのリーフレットで構成される大動脈弁は、左心室と大動脈を接続します。

心房と心室を分離する線維性結合組織の帯（線維輪）は、筋肉の付着と弁の挿入のための表面を提供します。

壁

心臓の壁は、心内膜（内層）、心筋（内層）、心外膜（外層）、心膜（外層）の4つの層で構成されています。

心内膜は、血管の内皮に似た細胞の薄い層です。心筋には心臓の収縮要素が含まれています。

心筋は筋肉細胞で構成されています。これらの各細胞には、筋節と呼ばれる収縮単位を形成する筋原線維があります。各サルコメアには、反対の線から突き出ているアクチンフィラメントがあり、厚いミオシンフィラメントの周りに編成されています。

心外膜は、心筋に至る冠状血管が浸透する中皮細胞の層です。これらの血管は動脈血を心臓に供給します。

心膜は、結合組織上にある上皮細胞の緩い層です。それは、心臓が懸垂している膜性嚢を形成します。それは、横隔膜の下、胸膜の側面、および胸骨の前に取り付けられています。

血管系の組織学

大血管は三層構造を共有しています。すなわち、内膜内膜、中膜、外膜です。

最内層である内膜は、弾性組織で覆われた内皮細胞の単層です。この層は、血管透過性、血管収縮、血管新生を制御し、凝固を調節します。

腕と脚の静脈の内膜には、血流が心臓に向かうように戻す弁が付いています。これらの弁は、内皮とほとんど結合組織で構成されています。

中間層である中膜は、エラスチンで構成される内部弾性シートによって内膜から分離されています。中膜は、細胞外マトリックスに埋め込まれた平滑筋細胞と弾性線維で構成されています。動脈では中膜が厚く、静脈では中厚です。

最外層であるチュニカ外膜は、3つの層の中で最強です。コラーゲンと弾性繊維で構成されています。この層は、血管を拡張から保護する制限的な障壁です。大動脈と静脈では、外膜には血管血管壁、つまり血管壁に酸素と栄養素を供給する小さな血管が含まれています。

心臓の生理学

運転システム

心臓の定期的な収縮は、心筋の固有のリズムの結果です。収縮は心房で始まります。心室（心房および心室収縮期）の収縮を追跡します。心房および心室の弛緩（拡張期）が続きます。

専門の心臓伝導システムは、電気的活動を引き起こし、それを心筋のすべての部分に伝達する責任があります。このシステムは以下で構成されています。

-特殊な組織の2つの小さな塊、つまり洞房結節（SA結節）と房室結節（AV結節）。

-彼の枝とプルキンエシステム、心室にある彼のバンドル。

人間の心臓では、SA結節は上大静脈の隣の右心房にあります。房室結節は心房中隔の右後部にあります。

リズミカルな心臓の収縮は、SAノードで自然発生する電気インパルスから発生します。電気インパルス生成の速度は、このノードのペースメーカーセルによって制御されます。

SAノードで生成されたパルスはAVノードを通過します。それから、それは彼の束とその枝を通って心室筋のプルキンエ系に向かって続きます。

心臓の筋肉

心筋細胞は挿入された椎間板によって接続されています。これらの細胞は互いに直列および並列に接続されており、したがって筋線維を形成しています。

挿入された椎間板の細胞膜は互いに融合して、イオンの急速な拡散を可能にし、電流を可能にする透過性連絡接合を形成します。すべての細胞が電気的に接続されているため、心筋は機能的には電気シンシチウムと言われています。

心臓は2つのシンシティクスで構成されています：

-アトリウムの壁で構成されるアトリウムの1つ。

-心室の壁で構成される心室。

心臓のこの分割により、心室が収縮する直前に心房が収縮し、心臓ポンプを効果的に機能させることができます。

心筋の活動電位

細胞膜を横切るイオンの分布は、細胞の内側と外側の間に電位差を生み出します。これは膜電位として知られています。

哺乳類の心臓細胞の静止膜電位は-90 mVです。刺激は、膜電位の変化である活動電位を生成します。この可能性が広がり、収縮の開始に責任があります。活動電位は段階的に起こります。

脱分極相では、心臓細胞が刺激され、電位依存性ナトリウムチャネルの開放と細胞へのナトリウムの流入が起こります。チャネルが閉じる前に、膜電位は+20 mVに達します。

初期の再分極フェーズでは、ナトリウムチャネルが閉じ、細胞が再分極し始め、カリウムイオンがカリウムチャネルを介して細胞を離れます。

プラトー期では、カルシウムチャネルの開放とカリウムチャネルの急速な閉鎖が起こります。急速な再分極段階、カルシウムチャネルの閉鎖、およびカリウムチャネルのゆっくりとした開放により、細胞は静止電位に戻ります。

収縮反応

筋細胞における電位依存性カルシウムチャネルの開放は、脱分極のイベントの1つで、Ca ⁺²が心筋^に入るのを可能にします。Ca ⁺²は、脱分極と心臓収縮を結びつけるエフェクターです。

細胞の脱分極後、カルシウム⁺²エントリが発生し、放出トリガする追加のCa ⁺²のCaスルー^{+ 2-}感受性チャネル筋小胞体です。これにより、Ca ⁺²濃度が100倍になります。

心筋の収縮反応は脱分極後に始まります。筋細胞が再分極すると、小胞体は過剰なCa ^+2を再吸収します。Ca ⁺²濃度は初期レベルに戻り、筋肉をリラックスさせます。

スターリングの心臓の法則の声明は、「収縮中に放出されるエネルギーは最初の繊維の長さに依存する」です。安静時には、繊維の初期の長さは心臓の拡張期充満の程度によって決まります。心室で発生する圧力は、充填段階の終わりに心室の容積に比例します。

心機能：心周期と心電図

拡張後期では、僧帽弁と三尖弁が開き、大動脈弁と肺動脈弁が閉じます。拡張期を通じて、血液は心臓に入り、心房と心室を満たします。心室が拡張し、AV弁が閉じると、充填率が低下します。

心房筋、または心房収縮の収縮は、上大静脈、下大静脈および肺静脈の孔を減少させます。血液は、入ってくる血液の動きの慣性によって心臓に保持される傾向があります。

心室収縮または心室収縮が始まり、AV弁が閉じます。この段階では、心室筋はほとんど収縮せず、心筋が血液を心室に押し付けます。これは等容圧と呼ばれ、心室の圧力が大動脈の圧力を超え、肺動脈とその弁が開くまで続きます。

心周期の電位の変動の測定値は心電図に反映されます。P波は心房の脱分極によって生成されます。QRS複合体は心室脱分極が支配的です。T波は心室の再分極です。

循環器系の機能

部品

循環は全身（または末梢）と肺に分けられます。循環器系の構成要素は、静脈、細静脈、動脈、細動脈、および毛細血管です。

細静脈は毛細血管から血液を受け取り、徐々に大きな静脈と合流します。静脈は心臓に血液を戻します。静脈系の圧力が低い。血管壁は薄いですが、収縮して拡張するのに十分な筋肉があります。これはそれらが制御可能な血の貯蔵所であることを可能にします。

動脈は、血液を高圧下で組織に輸送する機能を持っています。このため、動脈には強い血管壁があり、血液は高速で移動します。

細動脈は、血液が毛細血管に輸送される制御導管として機能する動脈系の小さな枝です。細動脈には強い筋肉壁があり、数回収縮または拡張する可能性があります。これにより、動脈は必要に応じて血流を変化させることができます。

毛細血管は、血液と間質液の間で栄養素、電解質、ホルモン、その他の物質を交換できる細動脈の小さな血管です。毛細血管壁は薄く、水や小分子が透過する多くの細孔があります。

圧力

心室が収縮すると、左心室の内圧がゼロから120 mm Hgに増加します。これにより、大動脈弁が開き、血流が体循環の最初の動脈である大動脈に排出されます。収縮期の最大圧力は収縮期血圧と呼ばれます。

その後、大動脈弁が閉じて左心室が弛緩し、血液が左心房から僧帽弁を通って入ることができます。リラクゼーションの期間は拡張期と呼ばれます。この期間中、圧力は80 mm Hgに低下します。

したがって、収縮期圧と拡張期圧の差は40 mm Hgで、脈圧と呼ばれます。複雑な動脈ツリーは、脈動の圧力を低減し、数回の脈動で、組織への血流が継続します。

左心室の収縮と同時に起こる右心室の収縮は、血液を肺動脈弁を通って肺動脈に押し込みます。これは、肺循環の小動脈、細動脈、毛細血管に分かれています。肺の圧力は全身の圧力よりもはるかに低い（10–20 mm Hg）。

出血に対する循環反応

出血は外的または内的です。それらが大きい場合、彼らは直ちに医師の診察を必要とします。血液量が大幅に減少すると血圧が低下します。これは、循環系内の血液を動かして、組織が生き続けるために必要な酸素を提供する力です。

血圧の低下は圧受容器によって知覚され、その放電率を低下させます。脳の基部にある脳幹の心臓血管の中心は、正常な血圧を回復しようとする一連の恒常性メカニズムを解き放つ、受容体の活動低下を検出します。

髄質の心臓血管中心は、右洞房結節の交感神経刺激を増加させます。これは、1）心筋の収縮力を増加させ、各パルスで送り出される血液の量を増加させます。2）単位時間あたりのビート数を増やします。どちらのプロセスも血圧を上昇させます。

同時に、髄質の心臓血管の中心は、特定の血管の収縮（血管収縮）を刺激し、血管を含む血液の一部を心臓を含む循環系の残りの部分に移動させ、血圧を上昇させます。

運動に対する循環反応

運動中、体組織は酸素の必要性を高めます。したがって、極端な有酸素運動中、心臓を介して血液が送り出される速度は、毎分5リットルから35リットルに上昇するはずです。これを達成する最も明白なメカニズムは、単位時間あたりの心拍数の増加です。

脈動の増加には以下が伴います：1）筋肉の動脈血管拡張; 2）消化器系および腎臓系の血管収縮; 3）静脈の血管収縮。これにより、心臓への静脈の戻りが増加し、したがって、ポンプで送り出せる血液の量が増加します。したがって、筋肉はより多くの血液を受け、したがってより多くの酸素を受け取ります

神経系、特に髄質の心臓血管センターは、交感神経刺激による運動へのこれらの応答において基本的な役割を果たします。

発生学

人間の胚発生の4週目に、循環器系と血液が「血の島」になり始め、卵黄嚢の中胚葉壁に現れます。この時までに、胚は酸素の分布が拡散によってのみ実行されるには大きすぎます。

爬虫類、両生類、魚などの有核赤血球で構成される最初の血液は、「血液島」にある血管芽細胞と呼ばれる細胞から得られます。

6〜8週間で、典型的な哺乳動物の無核赤血球からなる血液産生が肝臓に移動し始めます。6ヶ月目までに赤血球が骨髄に定着し、肝臓による赤血球の産生が低下し始め、新生児期の初めに止まります。

胚性血管は3つのメカニズムによって形成されます：

-in situ融合（血管新生）。

-内皮前駆細胞（血管芽細胞）の臓器への移動。

-既存の血管か​​らの開発（血管新生）。

心臓は中胚葉から発生し、妊娠の第4週に拍動し始めます。子宮頸部および頭側領域の発達中、胚の最初の3つの分枝弓が頸動脈系を形成します。

病気：部分リスト

動脈瘤。血圧によって引き起こされる動脈の弱い部分の拡大。

不整脈。心臓の電気伝導の欠陥による、心臓のリズムの正常な規則性からの逸脱。

アテローム性動脈硬化症。大動脈の内皮への脂質、コレステロール、またはカルシウムの沈着（プラーク）によって引き起こされる慢性疾患。

先天性欠損症。出生時に存在する循環系の遺伝的または環境的起源の異常。

脂質異常症。異常な血中リポタンパク質レベル。リポタンパク質は臓器間で脂質を移動させます。

心内膜炎。細菌性感染症、時には真菌感染症によって引き起こされる心内膜の炎症。

脳血管疾患。脳の一部の血流低下による突然の損傷。

弁膜症。不適切な血流を防ぐための僧帽弁不全。

失敗の心。心臓が効果的に収縮および弛緩できず、そのパフォーマンスが低下し、循環が損なわれる。

高血圧。140/90 mm Hgを超える血圧。内皮を損傷することによりアテローム発生を引き起こす

梗塞。冠状動脈に詰まった血栓による血流の遮断によって引き起こされた心筋の一部の死。

静脈瘤と痔。水痘は、血液によって膨張した静脈です。痔は、肛門の静脈瘤のグループです。

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