循環器系：機能、部品、種類、病気 - 解剖学と生理学 - 2024

循環器系は、とりわけ、栄養、酸素、二酸化炭素、ホルモン、等の種々の材料の輸送を可能にする、全ての組織を通る血液の通過を組織器官の一連を含みます。心臓、静脈、動脈、毛細血管で構成されています。

その主な機能は物質の輸送にありますが、pHや温度などの重要な機能のための安定した環境の作成や、免疫反応や血液凝固に関連しています。

Lomappmi、ウィキメディア・コモンズより

循環系は開いている可能性があり、ほとんどの無脊椎動物では、1つ以上の心臓、血友病と呼ばれる空間、および血管のネットワークで構成されています。または閉鎖-一部の無脊椎動物およびすべての脊椎動物-血液が血管回路および心臓に限定されている場合。

動物界では、循環系は非常に多様であり、動物のグループに応じて、それを構成する器官の相対的な重要性が変化します。

たとえば、脊椎動物では心臓が循環過程で決定的ですが、節足動物やその他の無脊椎動物では、四肢の動きが不可欠です。

特徴

循環系は、主に肺（または実験動物によっては鰓）と体の組織との間の酸素と二酸化炭素の輸送を担っています。

同様に、循環器系は、消化器系によって処理されたすべての栄養素を体のすべての組織に分配する責任があります。

また、腎臓と肝臓に廃棄物と有毒成分を分配し、解毒プロセスの後、排泄プロセスを通じて個人から排出されます。

一方、それは腺によって分泌されるホルモンの輸送経路として働き、それらが作用しなければならない器官にそれらを分配します。

また、生物の体温調節、血流の適切な調整、生物のpHの調整、必要な化学プロセスを実行できるように適切な水電解質バランスの維持にも関与しています。

血液には血小板と呼ばれる構造が含まれており、出血から個人を守ります。最後に、血液は白血球で構成されているため、異物や病原菌に対する防御に重要な役割を果たします。

パーツ（臓器）

循環器系は、ポンプ-心臓-と血管系で構成されています。これらの構造については、以下で詳しく説明します。

心臓

心臓は、身体のすべての組織を通して血液を推進することができるポンプ機能を備えた筋肉の器官です。一般に、それらは直列に接続され、バルブ（または特定の種では括約筋）が隣接する一連のチャンバーで構成されています。

哺乳類では、心臓には4つの房があります。2つの心房と2つの心室です。心臓が収縮すると、血液は循環系に排出されます。心臓の複数のチャンバーにより、血液が静脈から動脈ゾーンに移動するときに圧力が上昇します。

心房腔は血液を捕捉し、その収縮はそれを心室に送り、そこで収縮は体全体に血液を送ります。

心筋は3つのタイプの筋線維で構成されています：洞房および房室結節の細胞、心室心内膜の細胞、および心筋線維です。

前者は小さく、収縮が弱く、オートリズミックであり、細胞間の伝導が低い。細胞の2番目のグループは大きく、収縮は弱いが伝導が速い。最後に、繊維は中間サイズで、強力な収縮があり、心臓の重要な部分です。

心の構造

人間では、心臓は縦隔の下部前方領域にあり、横隔膜で支えられ、胸骨の後ろにあります。形状は円錐形でピラミッド型の構造を連想させます。心臓の先端は頂点と呼ばれ、体の左側にあります。

心臓の断面図では、心内膜、心筋、心外膜という3つの層が明らかになります。内側の領域は心内膜であり、血管とつながっており、血液と接触しています。

中間層は心筋層であり、ここが最大量の心臓です。それを形成する組織は筋肉の不随意収縮であり、ストレッチマークがあります。心臓細胞をつなぐ構造は介在板であり、同期して作用することができます。

心臓の外被は心外膜と呼ばれ、結合組織で構成されています。最後に、心臓は心膜と呼ばれる外膜に囲まれており、心膜は線維性と漿液性の2つの層に分かれています。

漿液性心膜には心膜液が含まれており、その機能は心臓の動きの潤滑と減衰です。この膜は、胸骨、脊柱、および横隔膜に取り付けられています。

心臓の電気的活動

心拍は収縮と拡張のリズミカルな現象で構成され、最初の収縮は収縮に対応し、2番目は筋肉量の弛緩に対応します。

細胞収縮が起こるためには、それらに関連する活動電位がなければなりません。心臓の電気的活動は、「ペースメーカー」と呼ばれる領域で始まり、その領域を介して他の接合細胞に広がります。ペースメーカーは静脈洞（脊椎動物の中心）にあります。

動脈

動脈は心臓を離れるすべての血管であり、一般に動脈血と呼ばれる酸素を含んだ血液が血管内に存在します。つまり、酸素化された血液（大動脈など）または脱酸素化された血液（肺動脈など）を運ぶことができます。

静脈と動脈の区別は、それらの内容に依存するのではなく、それらの心臓および毛細血管網との関係に依存することに注意してください。つまり、心臓から出る血管は動脈であり、心臓に来る血管は静脈です。

動脈の壁は3つの層で構成されています。最も内側は、弾性膜上の薄い内皮によって形成された内膜です。平滑筋および結合組織の繊維によって形成された中膜; そして最後に、脂肪組織とコラーゲン線維からなる外膜または外膜。

動脈が心臓から遠ざかるにつれて、動脈の組成が変化し、平滑筋の割合が増加して弾力性が低下し、筋肉動脈と呼ばれます。

血圧

血圧は、血管壁に血液が及ぼす力として定義できます。人間の標準血圧は、収縮期の120 mm Hgから拡張期の80 mm Hgまでの範囲で、通常は120/80の数字で表されます。

弾性組織の存在により、動脈が脈動している間に動脈が脈動し、高血圧を維持するのに役立ちます。血圧が低下したときに動脈壁が崩壊しないように、動脈壁は非常に厚くなければなりません。

静脈

静脈は、血液を毛細血管網システムから心臓に輸送する責任がある血管です。動脈と比較して、静脈ははるかに豊富で、壁が薄く、弾性が低く、直径が大きくなります。

動脈のように、それらは3つの組織学的層で構成されています：内層、中層、外層。静脈内の圧力は非常に低く（10 mm Hgのオーダー）、したがって、それらは弁で補助する必要があります。

毛細血管

毛細血管は、1661年にイタリアの研究者マルチェロマルピギによって発見され、両生類の肺で研究されました。それらは、ほとんどすべての組織の近くに広範なネットワークを形成する非常に豊富な構造です。

その壁は、結合組織の繊維によって接続された微細な内皮細胞で構成されています。ガスや代謝物質の交換が起こりやすいように壁は薄いことが必要です。

それらは非常に細い管であり、哺乳動物ではおよそ8 µmの直径を持っています。

それらは小さなイオン、栄養素、水を透過する構造です。血圧にさらされると、液体が間質腔に押し出されます。

体液は、内皮細胞の裂け目や小胞を通過できます。対照的に、脂質の性質を持つ物質は、内皮細胞膜を通して容易に拡散する可能性があります。

血液

血液は、要素の輸送に関与する濃厚で粘稠な液体であり、一般的に38°Cの温度で見られ、平均的な個人の総重量の8％を占めます。

プラナリアのような非常に単純な動物の場合、それらは細胞といくつかのタンパク質から構成される透明で水っぽい物質しか持っていないので、「血液」について話すことは不可能です。

循環系が閉鎖されている無脊椎動物に関しては、血液は一般的に体液という用語で知られています。最後に、脊椎動物では、血液は非常に複雑な液体組織であり、その主成分は血漿、赤血球、白血球、血小板です。

プラズマ

血漿は血液の液体部分を構成し、その全組成の55％に相当します。その主な機能は、物質の輸送と血液量の調節です。

いくつかのタンパク質は、アルブミン（主成分、全タンパク質の60％以上）、グロブリン、酵素およびフィブリノーゲン、並びに電解質（Na等、血漿中に溶解させ⁺とCl ^-、K ⁺、グルコース、アミノ酸、廃棄物）とりわけ、代謝。

また、酸素、窒素、二酸化炭素などの一連の溶存ガスも含まれています。これらの残留物は、呼吸プロセスで生成され、体内から除去する必要があります。

固体コンポーネント

血液には、残りの45％の血液に相当する細胞成分があります。これらの要素は、赤血球、白血球、および凝固プロセスに関連する細胞に対応します。

赤血球は赤血球とも呼ばれ、両凹の円盤であり、ヘモグロビンと呼ばれるタンパク質の存在により、酸素の輸送を担っています。これらの細胞についての奇妙な事実は、哺乳類では、成熟した赤血球は核を欠いているということです。

それらは非常に豊富な細胞であり、ミリリットルの血液中には540万の赤血球があります。循環赤血球の半減期は約4か月で、11,000キロメートル以上移動できます。

白血球または白血球は免疫応答に関係しており、赤血球よりも割合が低く、血液1ミリリットルあたり50,000〜100,000のオーダーです。

好中球、好塩基球、好酸球など、白血球にはいくつかの種類があり、顆粒球のカテゴリーに分類されます。リンパ球および単球に対応する無顆粒球。

最後に、血小板と呼ばれる細胞片、または他の脊椎動物の血小板と呼ばれる細胞片があり、凝固プロセスに関与して出血を防ぎます。

出典：pixabay.com

循環器系の種類

小動物-直径1 mm未満-は、単純な拡散プロセスによって体内の物質を輸送することができます。

ただし、体のサイズが大きくなると、ホルモン、塩、老廃物などの物質を体のさまざまな部位に分配するための専用の臓器が必要になります。

より大きな動物には、物質を輸送する機能を効果的に果たすさまざまな循環系があります。

すべての循環システムには、次の要素が必要です。血液を分配し、圧力を蓄えることができる動脈のシステム; 血液から組織、そして最終的には静脈系への物質の移動を可能にする毛細血管系。

動脈、静脈、毛細血管のセットは、「末梢循環」として知られているものを形成します。

このようにして、前述の臓器によって実行される一連の力（心臓のリズミカルな拍動、動脈の弾性反動、および血管を囲む筋肉の収縮）により、体内の血液の動きが可能になります。

オープン循環システム

開放循環は、甲殻類、昆虫、クモ、軟体動物などの無脊椎動物のさまざまなグループに存在します。これは、心臓によって送り出され、血友病と呼ばれる空洞に到達する血液のシステムで構成されています。さらに、心臓と血管が1つ以上あります。

血友病は、一部の生物では全身の体積の最大40％を占める可能性があり、外胚葉と内胚葉の間にあります。三胚葉動物（三葉胚葉とも呼ばれます）には、内胚葉、中胚葉、外胚葉の3つの胚葉があることを思い出してください。

たとえば、カニの一部の種では、血液量は体量の30％に相当します。

血友病に入る液体物質は、体液または血液と呼ばれます。これらのタイプのシステムでは、毛細血管から組織への血液の分配はありませんが、臓器は体液によって直接浴びます。

心臓が収縮すると、弁が閉じ、血液は強制的に血球に移動します。

心臓や他の筋肉によって引き起こされる収縮が血圧を上げる可能性がありますが、閉鎖された循環系の圧力は0.6から1.3キロパスカルの間の非常に低いです。これらの動物は、血流の速度と分布が限られています。

閉鎖した循環系

閉じた循環系では、血液はチューブで構成された回路内を移動し、動脈から静脈までの経路をたどり、毛細血管を通過します。

このタイプの循環系は、すべての脊椎動物（魚、両生類、爬虫類、鳥、哺乳類）やミミズなどの無脊椎動物や頭足類に存在します。

閉鎖系の特徴は、それを構成する各臓器の機能が明確に分かれていることです。

血液量は、オープンシステムよりもはるかに小さい割合を占めます。個人の総体体積の約5〜10％。

心臓は最も重要な臓器であり、動脈系内で血液を送り出す役割を果たし、高血圧を維持します。

動脈系は、血液が毛細血管を通過するように強制する圧力の保存を担当しています。したがって、循環が閉じている動物は酸素を急速に輸送することができます。

毛細血管は非常に薄いため、血液と組織の間で物質を交換することができ、単純な拡散、輸送、または濾過プロセスを媒介します。圧力は腎臓の限外濾過プロセスを可能にします。

循環器系の進化

脊椎動物の進化を通じて、心臓は特に複雑さが増しています。最も重要な革新の1つは、酸素化された血液と脱酸素化された血液の分離が徐々に増加することです。

魚類

最も原始的な脊椎動物である魚では、心臓は一連の収縮腔で構成され、心房と心室はそれぞれ1つだけです。魚の循環系では、血液は単一の心室からポンプで送られ、エラの毛細血管を通り過ぎます。そこで、酸素の取り込みが起こり、二酸化炭素が排出されます。

血液は身体の残りの部分を通過し続け、細胞への酸素供給は毛細血管で行われます。

両生類と爬虫類

両生類の系統が始まり、次に爬虫類の系統が始まると、心臓に新しい房が現れ、2つの心房と1つの心室の3つの房が現れます。

この革新により、脱酸素化された血液は右心房に到達し、肺からの血液は右心室によって伝達される左心房に到達します。

このシステムでは、多少の混合はありますが、脱酸素化された血液は心室の右側の部分に残り、酸素化された血液は左側に残ります。

爬虫類の場合、左右の領域を部分的に分割する物理的な構造があるため、分離はより顕著になります。

鳥と哺乳類

これらの血統では、吸熱（「温血」動物）は、組織への酸素の供給に対するより高い要求につながります。

4つのチャンバーを備えた心臓は、右心室と左心室が脱酸素化された血液から酸素化された血液を分離する、これらの高い要件を満たすことができます。したがって、組織に到達する酸素含有量は可能な限り最高です。

心臓の左心室と右心室は、厚い中隔または中隔で隔てられているため、連絡していません。

上部にある空洞は心房であり、心房中隔によって隔てられており、血液を受け取る役割を果たしています。上大静脈と下大静脈は右心房に接続されていますが、4本の肺静脈は左心房に達し、2本は各肺から来ています。

心室は心臓の下部にあり、房室弁を介して心房に接続されています。右側にある三尖弁、左側に僧帽弁または二尖があります。

一般的な病気

冠動脈疾患または心疾患としても知られている心血管疾患は、心臓または血管の誤った機能に関連する一連の病状を含む。

実施された調査によれば、心血管疾患は、米国および特定のヨーロッパ諸国における主要な死因である。危険因子には、座りがちな生活、高脂肪食、喫煙などがあります。最も一般的な病理には次のものがあります。

動脈性高血圧

高血圧は、140 mm Hgを超える収縮期血圧と90 mm Hgを超える拡張期血圧の上昇した値で構成されます。これは、循環系全体の異常な血流につながります。

不整脈

不整脈という用語は、制御されていないリズム-頻脈-または徐脈の産物である心拍数の変化を指します。

不整脈の原因は、不健康なライフスタイルから遺伝的遺伝に至るまで、さまざまです。

心のつぶやき

つぶやきは、聴診過程で検出される異常な心音で構成されます。この音は、弁の問題による血流の増加に関連しています。

すべてのつぶやきが同じように深刻であるとは限りません。それは、音の持続時間と、ノイズの領域と強さに依存します。

アテローム性動脈硬化

それは、主に偏った食生活による動脈の硬化と脂肪の蓄積から成ります。

この状態は血液の通過を困難にし、脳卒中などの他の心血管障害の可能性を高めます。

心不全

心不全は、体の他の部分への血液の非効率的な送り出しを意味し、頻脈および呼吸障害の症状を引き起こします。

参考文献

1. Audesirk、T.、Audesirk、G.、&Byers、BE（2003）。生物学：地球上の生命。ピアソン教育。
2. Donnersberger、AB、&Lesak、AE（2002）。解剖学と生理学のラボブック。社説パイドトリボ。
3. ヒックマン、CP、ロバーツ、LS、ラーソン、A。、オーバー、WC、およびギャリソン、C。（2007）。動物学の統合された原則。マグローヒル。
4. Kardong、KV（2006）。脊椎動物：比較解剖学、機能、進化。マグローヒル。
5. Larradagoitia、LV（2012）。基本的な解剖生理学と病理学。社説Paraninfo。
6. パーカー、TJ、およびハスウェル、WA（1987）。動物学。脊索動物（Vol。2）。私は逆転した。
7. Randall、D.、Burggren、WW、Burggren、W.、French、K.、&Eckert、R.（2002）。エッカート動物生理学。マクミラン。
8. Vived、AM（2005）。身体活動とスポーツの生理学の基礎。Panamerican Medical Ed。