40.3 Hjarta og æðar spendýra

Hæfniviðmið

Í lok þessa hluta munt þú geta:

• lýst byggingu hjartans og útskýrt hvernig hjartavöðvi er frábrugðinn öðrum vöðvum
• lýst hjartahringnum
• útskýrt byggingu slagæða, bláæða og háræða og hvernig blóð flæðir um líkamann

Hjartað er flókinn vöðvi sem dælir blóði um þrjár hringrásir blóðrásarkerfisins: kransæðahringrásina, sem þjónar hjartanu sjálfu, lungnahringrásina milli hjarta og lungna og meginhringrásina um líkamann, eins og sést á mynd 40.10. Kransæðahringrásin, sem er hluti af hjartanu sjálfu, tekur blóð beint frá meginæðinni, ósæðinni, þegar hún gengur út frá hjartanu. Í lungnahringrás og meginhringrás þarf hjartað að dæla blóði annars vegar til lungna og hins vegar til líkamans. Hjá hryggdýrum eru lungun tiltölulega nálægt hjartanu í brjóstholinu. Vegna styttri dæluvegalengdar er vöðvaveggurinn hægra megin í hjartanu ekki jafn þykkur og sá vinstra megin, sem þarf að mynda nægan þrýsting til að dæla blóði alla leið niður í stóru tá.

Sjónræn tenging

Hver eftirfarandi fullyrðinga um blóðrásarkerfið er röng?

1. Blóð í lungnabláæð er súrefnissnautt.
2. Blóð í neðri holæð er súrefnissnautt.
3. Blóð í lungnaslagæð er súrefnissnautt.
4. Blóð í ósæð er súrefnisríkt.

Bygging hjartans

Hjartavöðvinn er ósamhverfur vegna þess hve langt blóðið þarf að ferðast í lungnahringrás og meginhringrás. Þar sem hægri hlið hjartans sendir blóð aðeins til lungnahringrásarinnar er hún minni en vinstri hliðin, sem þarf að senda blóð um allan líkamann í meginhringrásinni, eins og sést á mynd 40.11. Hjá mönnum er hjartað um það bil á stærð við krepptan hnefa. Það skiptist í fjögur hólf: tvær gáttir og tvo slegla. Ein gátt og einn slegill eru hægra megin og ein gátt og einn slegill vinstra megin. Gáttirnar taka við blóði en sleglarnir dæla blóði áfram. Hægri gátt tekur við súrefnissnauðu blóði úr efri holæð, sem flytur blóð frá hálsbláæðum heilans og frá bláæðum handleggja, og úr neðri holæð, sem flytur blóð frá bláæðum neðri líffæra og fóta. Hægri gátt tekur einnig við blóði úr kransstokknum; kransstokkur flytur súrefnissnautt blóð frá hjartanu sjálfu. Þetta súrefnissnauða blóð fer síðan til hægri slegils um gáttaslegilsloku, eða þríblöðkuloku, sem er bandvefsflipi sem opnast aðeins í eina átt og kemur í veg fyrir bakflæði blóðs. Lokan sem aðskilur hólfin vinstra megin í hjartanu kallast tvíblöðkuloka eða míturloka. Þegar hægri slegill hefur fyllst dælir hann blóðinu um hálfmánaloku, lungnaslagæðarlokuna, til lungnaslagæða og áfram til lungna, þar sem blóðið súrefnisbindst á ný. Þegar blóð hefur farið um lungnaslagæðarnar lokast lungnaslagæðarlokan og kemur í veg fyrir að blóð flæði aftur inn í hægri slegil. Vinstri gátt tekur síðan við súrefnisríku blóði frá lungum um lungnabláæðar. Blóðið fer um tvíblöðkulokuna, eða míturlokuna, til vinstri slegils og þaðan er því dælt út um ósæðina, stærstu slagæð líkamans, til líffæra og vöðva. Þegar blóði hefur verið dælt úr vinstri slegli inn í ósæð lokast ósæðarlokan og kemur í veg fyrir bakflæði inn í vinstri slegil. Þetta dælumynstur kallast tvöföld blóðrás og finnst hjá öllum spendýrum.

Sjónræn tenging

Hver eftirfarandi fullyrðinga um hjartað er röng?

1. Míturlokan aðskilur vinstri slegil frá vinstri gátt.
2. Blóð fer um tvíblöðkulokuna til vinstri gáttar.
3. Bæði ósæðarlokan og lungnaslagæðarlokan eru hálfmánalokur.
4. Míturlokan er gáttaslegilsloka.

Hjartað er úr þremur lögum: hjartaþekju, hjartavöðva og hjartaþeli, eins og sést á mynd 40.11. Innra borð hjartans er klætt hjartaþeli. Hjartavöðvinn er úr hjartavöðvafrumum sem mynda miðlagið og stærstan hluta hjartaveggjarins. Ysta frumulagið kallast hjartaþekja. Utan um hjartað er gollurshús, himnukenndur hjúpur sem umlykur og verndar hjartað; hann gefur rými fyrir kröftuga dælingu en heldur hjartanu jafnframt á sínum stað og minnkar núning milli hjartans og annarra líffæra.

Hjartað hefur eigin æðar sem sjá hjartavöðvanum fyrir blóði. Kransslagæðar greinast frá ósæðinni og liggja um ytra borð hjartans eins og kóróna. Þær greinast í háræðar, þar sem hjartavöðvinn fær súrefni, áður en háræðarnar sameinast aftur í kransbláæðar sem flytja súrefnissnautt blóð til hægri gáttar. Þar fer blóðið síðan í lungnahringrásina og súrefnisbindst á ný. Hjartavöðvinn deyr án stöðugs blóðflæðis. Æðakölkun er stífla í slagæð vegna uppsöfnunar fituskellna. Vegna þess hve kransslagæðar eru mjóar og vegna þess að þær sjá hjartanu sjálfu fyrir blóði getur æðakölkun í þeim verið lífshættuleg. Minnkað blóðflæði og súrefnisskortur vegna æðakölkunar valda miklum verk sem kallast hjartaöng. Algjör stífla slagæða veldur hjartadrepi, það er dauða hjartavöðvavefs, sem í daglegu máli kallast hjartaáfall. Marie M. Daly var fyrst til að tengja kólesteról og háan blóðþrýsting við orsakir æðakölkunar, sem leiddi til dýpri skilnings á því hvernig hægt er að fyrirbyggja hjartaáföll og meðhöndla hjartasjúkdóma.

Hjartahringurinn

• Meginhlutverk hjartans er að dæla blóði um líkamann. Það gerir það í endurtekinni atburðaröð sem kallast hjartahringur. Hjartahringurinn er samhæfing þess að hjartað fyllist af blóði og tæmist aftur; rafboð láta hjartavöðvana dragast saman og slaka á. Mannshjartað slær meira en 100.000 sinnum á dag. Í hverjum hjartahring dregst hjartað saman í slagbili, ýtir blóði út og dælir því um líkamann. Síðan tekur við slökunarfasi, hlébil, þegar hjartað fyllist af blóði, eins og sést á mynd 40.12. Gáttirnar dragast saman samtímis og þrýsta blóði um gáttaslegilslokur inn í sleglana. Þegar gáttaslegilslokurnar lokast heyrist einfalt „lubb“-hljóð. Eftir stutta töf dragast sleglarnir saman samtímis og þrýsta blóði um hálfmánalokur inn í ósæðina og lungnaslagæðina, sem flytur blóð til lungna. Þegar hálfmánalokurnar lokast heyrist einfalt „dubb“-hljóð.

  

• Dæling hjartans byggist á hjartavöðvafrumum, þeim frumum sem mynda hjartavöðvann. Hjartavöðvafrumur, sem sjást á mynd 40.13, eru sérhæfðar vöðvafrumur. Þær eru þverrákóttar eins og beinagrindarvöðvar en slá taktfast og ósjálfrátt eins og sléttir vöðvar. Þær tengjast með milliskífum sem eru einkennandi fyrir hjartavöðva. Hjartavöðvafrumur geta örvast sjálfar um tíma og einangraðar hjartavöðvafrumur slá ef þær fá rétt jafnvægi næringarefna og rafvaka.

  

• Sjálfvirkum slætti hjartavöðvafrumna er stjórnað af innri gangráði hjartans, sem notar rafboð til að tímasetja hjartsláttinn. Rafboðin og vélrænu hreyfingarnar, sem sjást á mynd 40.14, eru nátengd. Innri gangráðurinn hefst í sínushnútnum, SA-hnútnum, sem er nálægt vegg hægri gáttar. Rafhleðslur myndast sjálfkrafa í SA-hnútnum og valda því að báðar gáttir dragast saman samtímis. Boðið berst síðan til annars hnúts, gáttaslegilshnútsins eða AV-hnútsins, milli hægri gáttar og hægri slegils. Þar tefst það í um 0,1 sekúndu áður en það dreifist til veggja sleglanna. Frá AV-hnútnum fer rafboðið inn í His-knippið og síðan í vinstri og hægri knippisgreinar sem liggja um sleglaskilin. Að lokum leiða Purkinje-þræðir boðið frá hjartabroddinum upp eftir hjartavöðva sleglanna og þá dragast sleglarnir saman. Töfin gerir gáttunum kleift að tæmast alveg í sleglana áður en sleglarnir dæla blóði út. Rafboð hjartans mynda rafstrauma sem berast um líkamann og hægt er að mæla á húð með rafskautum. Þessar upplýsingar birtast á hjartalínuriti, ECG, sem er skráning á rafboðum hjartavöðvans.

  

Tengill í námsefni

Farðu á þessa síðu til að sjá gangráð hjartans að verki: https://openstax.org/l/electric_heart

Slagæðar, bláæðar og háræðar

• Blóð frá hjartanu berst um líkamann eftir flóknu neti blóðæða, eins og sést á mynd 40.15. Slagæðar flytja blóð frá hjartanu. Meginæðin er ósæðin, sem greinist í stórar slagæðar sem flytja blóð til ólíkra útlima og líffæra. Þessar stóru slagæðar eru meðal annars hálsslagæð, sem flytur blóð til heilans, upparmsslagæðar, sem flytja blóð til handleggja, og brjóstslagæð, sem flytur blóð til brjósthols og síðan til lifrarslagæðar, nýrnaslagæðar og magaslagæðar fyrir lifur, nýru og maga. Slagæðin mjaðmarslagæð flytur blóð til neðri útlima. Stóru slagæðarnar greinast í minni slagæðar og síðan í enn smærri æðar, slagæðlinga, sem ná dýpra inn í vöðva og líffæri.

  

• Slagæðlingar greinast í háræðanet. Háræðanet inniheldur margar háræðar, oft 10-100, sem greinast á milli frumna og vefja líkamans. Háræðar eru mjóar pípur þar sem rauð blóðkorn komast aðeins í einfaldri röð. Þar fara fram skipti á næringarefnum, úrgangsefnum og súrefni við vefi á frumustigi. Vökvi fer einnig úr háræðum yfir í millifrumurými. Háræðarnar sameinast síðan í bláæðlinga sem tengjast minni bláæðum og loks stórum bláæðum sem flytja koltvíoxíðríkt blóð aftur til hjartans. Bláæðar eru blóðæðar sem flytja blóð aftur til hjartans. Stóru bláæðarnar tæma blóð frá sömu líffærum og útlimum og stóru slagæðarnar næra. Vökvi berst einnig aftur til hjartans um sogæðakerfið.

• Gerð mismunandi tegunda blóðæða endurspeglar hlutverk þeirra og lög. Þrjú skýr lög, eða hjúpar, mynda veggi blóðæða, eins og sést á mynd 40.16. Fyrsti hjúpurinn er slétt innri klæðning úr æðaþelsfrumum sem eru í snertingu við rauð blóðkorn. Æðaþelið er samfellt við hjartaþel hjartans. Í háræðum er þetta eina frumulag staður flæðis súrefnis og koltvíoxíðs milli æðaþelsfrumna og rauðra blóðkorna, auk þess sem þar fara fram efnaflutningar með innfrumun og útfrumun. Flutningi efna um háræðar er stjórnað með æðaþrengingu, þrengingu blóðæða, og æðavíkkun, víkkun blóðæða; þetta er mikilvægt fyrir heildarstjórnun blóðþrýstings.

• Bláæðar og slagæðar hafa báðar tvo hjúpa til viðbótar utan um æðaþelið: miðhjúp úr sléttum vöðva og ysta lag úr bandvef, kollageni og teygjuþráðum. Teygjanlegi bandvefurinn teygist og styður blóðæðarnar og slétta vöðvalagið hjálpar til við að stjórna blóðflæði með því að breyta æðaviðnámi með æðaþrengingu og æðavíkkun. Slagæðar hafa þykkara lag af sléttum vöðva og bandvef en bláæðar til að þola hærri þrýsting og meiri hraða nýdælds blóðs. Bláæðar hafa þynnri veggi vegna þess að þrýstingur og flæðihraði eru mun lægri. Auk þess eru bláæðar frábrugðnar slagæðum að því leyti að þær hafa lokur sem koma í veg fyrir bakflæði blóðs. Þar sem bláæðar þurfa að vinna gegn þyngdaraflinu til að skila blóði til hjartans hjálpar samdráttur beinagrindarvöðva til við að knýja blóðið aftur til hjartans.