قلب و سیستم گردش خون – هر آنچه باید بدانید

سیستم گردش خون

• موجودات فاقد سیستم گردش خون
• موجودات دارای سیستم گردش خون باز (Open Circulatory System)
• موجودات با سیستم گردش خون بسته (Close Circulatory System)

جانوران فاقد سیستم گردش خون

برخی از جانوران سیستم گردش خون مشخصی ندارند، نمونه‌ای از ارگانیسم‌های بدون سیستم گردش خون، کرم‌های پهن یا مسطح (Phylum Platyhelminthes) هستند.

سیستم گردش خون باز

یک سیستم گردش خون باز، سامانه‌ای برای انتقال داخلی مایعات گردشی بدن، درون حفره‌ای به نام «Hemocoel» قرار دارد که با تمام سلول‌های بدن به طور مستقیم در ارتباط است. در این حفره مرز مشخصی بین خون و مایعات درون بدن وجود ندارد و به مجموع این مایعات، همولنف می‌گویند. به عبارتی دیگر، همولنف نقش خون، لنف و آب میان بافتی را بر عهده دارد. بنابراین در این سیستم، قلب همولنف را به حفره بدن پمپ می‌کند که تمام فضای حفره بدن و اطراف سلول‌ها را در بر می‌گیرد.

سیستم گردش باز در برخی از جانوران مانند بندپایان و نرم‌تنان مشاهده می‌شود. در این گروه از جانداران یک یا چند قلب به همراه تعداد کمی رگ، همولنف را به حفره بدن منتقل می‌کنند و از آن جایی که بدن این جانداران فاقد مویرگ است، تبادل مواد بین همولنف و سلول‌ها به صورت مستقیم انجام می‌گیرد.

زمانی که قلب به حالت استراحت برمی‌گردد و ماهیچه آن منبسط می‌شود، دریچه‌هایی به نام «اوستیا» (Ostia) در قلب باز می‌شود و همولنف دوباره به قلب وارد می‌شود. در این مرحله همولنف از طریق رگ‌ها به قلب نمی‌رود، بلکه این کار توسط انتقال بین سلولی بدن انجام می‌شود.

سیستم گردش خون بسته

بخش‌های اصلی سیستم گردش خون بسته را قلب، خون و رگ‌های خونی تشکیل می‌دهند. همان طور که در بالا اشاره شد، رگ‌ها شامل انواع مختلف هستند که در زیر به معرفی هر یک از آن‌ها می‌پردازیم:

• سرخرگ (Artery): این رگ‌ها خون دارای اکسیژن را به بافت‌های بدن منتقل می‌کنند (به جز سرخرگ‌های ریوی).
• سیاهرگ (Vein): خونی که اکسیژن آن گرفته شده، از سمت بافت‌ها توسط سیاهرگ‌ها به قلب باز می‌گردند (به جز سیاهرگ‌های ریوی).
• مویرگ‌‌ها (Capillaries): خون از سرخرگ‌ها توسط مویرگ‌ها به سیاهرگ‌ها منتقل می‌شوند. این گروه، نازک‌ترین دیواره را در بین رگ‌ها دارند و تعداد آن‌ها در بدن از سایر رگ‌ها بسیار بیشتر است.

به طور کلی عملکرد سرخرگ‌ها و سیاهرگ‌ها در ریه‌ها برخلاف سایر اندام‌های بدن است، به طوری که در سرخرگ‌های ریوی خون دارای دی اکسید کربن جریان دارد و در سیاهرگ‌های ریوی خون غنی از اکسیژن گردش می‌کند.

سیستم گردش خون بسته در طی مراحل پیچیده‌ای به ترتیب در ماهی‌ها، دوزیستان، خزندگان، پرندگان و پستاندارانی مانند انسان تکامل یافته است. در این جا به صورت مختصر به معرفی بخش‌های مختلف سیستم گردش خون بسته در این موجودات و نحوه تکامل این سیستم می‌پردازیم:

ماهی‌ها

در ماهی‌ها این سیستم به صورت یک چرخه منفرد است که خون را توسط شبکه مویرگی به آبشش‌ها و سایر بافت‌های بدن ماهی پمپ می‌کند. این سیستم به «گردش خون ساده» معروف است. قلب ماهی‌ها دارای دو بخش است و خون را در یک گردش به بدن پمپ می‌کند، به طوری که خون از قلب به درون آبشش‌ها می‌رود و با عبور از آن‌ها به سایر بافت‌های بدن رفته و سپس به قلب باز می‌گردد.

دوزیستان و خزندگان

سیستم گردش خون بسته در دوزیستان و خزندگان، در طی دو گردش در بدن جریان پیدا می‌کند که به آن «گردش خون مضاعف» (Double Circulatory System) می‌گویند. ساختمان قلب در دوزیستان و خزندگان سه بخشی است و دارای دو دهلیز در بالا و یک بطن در قسمت پایین است، در حالی که سیستم گردش خون در برخی از خزندگان بیشتر تکامل یافته و از دو دهلیز و دو بطن ساخته شده است، اما دو بطن آن‌ها به طور کامل از هم جدا نشده‌اند.

در سیستم گردش خون مضاعف، ابتدا خون بدون اکسیژن از بطن به پوست و شش‌ها برای تبادلات گازی (دریافت اکسیژن از محیط بیرون) منتقل می‌شود و سپس خون دارای اکسیژن از دهلیز چپ وارد قلب شده و با ورود به بطن مجددا به سراسر بدن ارسال می‌شود. بعد از انجام تبادلات اکسیژن و سایر مواد، خون از طریق دهلیز راست وارد بطن شده و این چرخه تکرار می‌شود.

پرندگان و پستانداران

در پستانداران و پرندگان تکامل یافته‌ترین ساختمان قلب مشاهده می‌شود، در این موجودات قلب از چهار بخش تشکیل شده است که خون دارای اکسیژن و خون بدون اکسیژن را کاملاً از هم جدا می‌کند. از این رو، پستانداران و پرندگان دارای کارآمدترین قلب در بین موجودات زنده هستند. قلب این جانداران خون حاوی اکسیژن را از طریق رگ‌های خونی به سراسر سلول‌های بدن می‌رساند و خون فاقد اکسیژن را برای تبادلات گازی به ریه منتقل می‌کند.

در این اینجا برای بررسی بخش‌های مختلف سیستم گردش خون در پستانداران، به معرفی سیستم گردش خون انسان می‌پردازیم.

سیستم گردش خون انسان

برای معرفی سیستم گردش خون در انسان ابتدا باید با ساختمان بخش اصلی این سیستم یعنی قلب آشنا شویم:

قلب

فیلم آموزش آناتومی بدن انسان در فرادرس

کلیک کنید

قلب در ماهی‌ها یک لوله انعطاف پذیر است که در آن سه یا چهار منطقه بزرگ وجود دارد که مطابق با بخش‌ها و محفظه‌های قلب پستانداران است. در انسان و سایر پستانداران و در پرندگان ، قلب یک پمپ مضاعف چهار بخشی است که مرکز سیستم گردش خون را تشکیل می‌دهد.

آناتومی قلب

در آناتومی، قلب ارگان عضلانی و پمپاژ کننده سیستم گردش خون بسته همه مهره‌داران و برخی بی‌مهرگان (آنلید‌ها و سفالوپود‌ها) است. این اندام مسئول حرکت خون از طریق رگ‌های خونی توسط انقباضات اتوماتیک، مکرر، ریتمیک یا ساختار مشابه برای حرکت خون (همولنف) در سیستم گردش خون باز است که توسط برخی بی‌مهرگان (بندپایان و برخی از حلزون‌ها) استفاده می‌شود.

اصطلاح کاردیاک (Cardiac) به معنای «مربوط به قلب» است و از کلمه یونانی «Kardia» به معنی قلب، گرفته شده است. بیماری‌های قلبی و عروقی به گروهی از بیماری‌هایی گفته می‌شود که شامل اختلال در عملکرد قلب و عروق خونی (عروق و رگ‌ها) هستند.

در انسان قلب بین دو ریه و کمی متمایل به سمت چپ در مرکز سیستم تنفسی، پشت استخوان قفسه سینه قرار دارد. قلب انسان به طور متوسط ۳۰۰ گرم وزن دارد و  در حالت استراحت در یک فرد سالم در حدود ۷۰ بار در دقیقه (Beats Per Minute) یا (BPM) می‌تپد. هر تپش قلب به طور میانگین ۰٫۸ ثانیه زمان لازم دارد. هر ضربان قلب شامل انقباض دهلیزی ( ۰٫۱ ثانیه)، انقباض بطنی (۰٫۳ ثانیه) و استراحت قلب (۰٫۴ ثانیه) است.

ساختمان قلب

قلب از چندین لایه ساخته شده است. این لایه‌ها از درون بیرون به درون شامل موارد زیر هستند:

• پیراشامه یا پری‌کارد (Pericardium): به این لایه نازک که از جنس بافت فیبروزه است، آب شامه هم گفته می‌شود و تمام بخش خارجی قلب و رگ‌های نزدیک آن را احاطه کرده است.
• برون شامه یا اپی‌کارد (Epicardium): این بخش درونی‌ترین لایه‌ای است که از ماهیچه قلب محافظت می‌کند.
• ماهیچه قلب یا میوکارد (Myocardium): این لایه ضخیم‌ترین لایه قلب است که بخش عضلانی قلب را تشکیل می‌دهد. لایه میوکارد توانایی انقباض دارد و با انقباضات این لایه خون در سراسر بدن پمپاژ می‌شود.
• درون شامه یا اندوکارد (Endocardium): درون شامه داخلی‌ترین لایه قلب را تشکیل می‌دهد که پوشش داخلی حفره‌های بخش‌های مختلف قلب را می‌سازد. این لایه در کنترل انقباضات میوکارد قلبی نیز نقش دارد.

حفره قلب از وسط به وسیله یک دیواره به بخش‌های راست و چپ تقسیم می‌شود که هر بخش به نوبه خود به دو قسمت دیگر تقسیم می‌شوند. محفظه‌های فوقانی قلب دهلیز (Atrium) نامیده می‌شود و محفظه زیرین قلب به بطن‌های (Ventricle) قلب معروف هستند. دو دهلیز به عنوان اتاق‌های پذیرش برای ورود خون به قلب عمل می‌كنند. بطن‌ها ماهیچه‌های ضخیم‌تر و بزرگ‌تری دارند و با انقباض خود، خون را از قلب به سراسر بدن ارسال می‌کنند.

وظایف بخش‌های مختلف قلب

بخش راست قلب وظیفه جمع‌آوری خون فاقد اکسیژن از سراسر بدن به درون دهلیز راست را بر عهده دارد و این خون را از طریق بطن راست به شش‌ها پمپ می‌کند (گردش ریوی). در این حالت از طریق تنفس، دی اکسید کربن دفع و اکسیژن جذب می‌شود. این فرایند در شش‌ها با پدیده انتشار صورت می‌گیرد.

سمت چپ قلب، خون دارای اکسیژن را از شش‌ها جمع‌آوری کرده و آن را به دهلیز چپ می‌رساند. این خون با ورود به بطن چپ به تمام بدن پمپ می‌شود.

در هر دو سمت قلب، بطن‌های پایین ضخیم‌تر و قوی‌تر از دهلیزهای فوقانی هستند. دیواره عضله اطراف بطن چپ ضخیم‌تر از دیواره اطراف بطن راست است، به دلیل اینکه این عضله نیروی بیشتری را برای پمپاژ خون نیاز دارد.

اگر به طور دقیق بخواهیم فرایند گردش خون در محفظه‌های قلب را بررسی کنیم، باید از ورود خون به دهلیز راست شروع کنیم. خون پس از ورود به دهلیز راست از طریق «دریچه سه لختی» (Tricuspid Valve) به بطن راست منتقل می‌شود و در بطن راست با عبور از «دریچه ریوی» (Pulmonary Valve) و انتقال به رگ‌های ریوی به شش‌ها می‌رسد. پس از نقل و انتقالات اکسیژن و دی اکسید کربن، خون توسط رگ‌های ریوی به دهلیز چپ ارسال می‌شود.

فیلم آموزش علوم‌ تشریح سیستم قلبی‌ عروقی در فرادرس

کلیک کنید

از دریچه دولختی یا «دریچه میترال» (Mitral Valve) واقع در دهلیز چپ، خون راهی بطن چپ شده و از آنجا به کمک «دریچه آئورتی» (Aortic Valve) و سرخرگ آئورت به سراسر بدن پمپ می‌شود. خون درون انشعابات سرخرگ آئورت (چنگال آئورت) بین سرخرگ‌های اصلی بدن تقسیم می‌شود (سرخرگ‌های فوقانی و تحتانی). خون در سرخرگ‌ها به رگ‌های کوچک‌تر و سرانجام به مویرگ‌هایی که سلول‌ها را تغذیه می‌کنند، می‌رود. سپس خون فاقد اکسیژن از طریق سیاهرگ‌های تحتانی و فوقانی به دهلیز راست، همان جایی که فرآیند گردش خون شروع می‌شود، باز می‌گردد.

انواع سلول‌های ماهیچه قلب

سلول‌های ماهیچه‌ای بخش عمده‌ای از سلول‌ها را در دهلیز‌ها و بطن‌ها (99٪) تشکیل می‌دهند. این سلول‌های انقباضی توسط دیسک‌های درونی به هم متصل می‌شوند که امکان پاسخ سریع به تکانه‌های الکتریکی سلول‌های ضربان‌ساز را فراهم می‌کنند. دیسک‌های درهم تنیده به سلول‌ها اجازه می‌دهند تا به صورت همگون عمل کنند و انقباضاتی را برای پمپ خون از طریق قلب و رگ‌های اصلی ایجاد کنند.

ساختمان سیستم گردش خون انسان

در اکثر پستانداران مانند انسان، خون با اکسیژن کم در دو سیاهرگ اصلی جمع می‌شود:

• بزرگ سیاهرگ زبرین (Superior Vena Cava): سیاهرگ زبرین که به سیاهرگ پیشین نیز معروف است، در بخش بالایی قلب قرار دارد و خون را از بخش‌های بالایی بدن مانند سر و بازوها به قلب برمی‌گرداند.
• بزرگ سیاهرگ زیرین (Inferior Vena Cava): این سیاهرگ بزرگ خون را از نواحی تحتانی بدن مانند ناحیه شکم و لگن به دهلیز راست قلب منتقل می‌کند.

دهلیز راست بزرگتر از دهلیز چپ است، در حالی هر دو دهلیز به یک میزان می‌توانند خون دریافت کنند.خون درون دهلیز از طریق دریچه سه لختی یا دهلیزی به داخل بطن راست منتقل می‌شود. از بطن راست، خون از طریق «دریچه نیمه هلالی» یا دریچه ریوی در سرخرگ ریوی پمپ می‌شود.

این خون توسط سرخرگ‌های ریوی قلب را ترک می‌کند و از طریق ریه‌ها (جایی که اکسیژن دریافت می‌کنند) به رگ‌های ریوی می‌رود. سپس خون اکسیژن یافته، وارد دهلیز چپ می‌شود.

هنگامی‌ که خون از گردش سیستمی‌ عبور می‌کند، بافت‌های محیطی اکسیژن را از خون استخراج می‌کنند و هنگام بازگشت خون، دی اکسید کربن و مواد دفعی دیگر از بافت توسط رگ‌ها جمع آوری می‌شوند، این جریان بازگشتی توسط بزرگ سیاهرگ زیرین و زبرین انجام می‌گیرد.

بسیاری از پستانداران با نقص در سیستم گردش خون متولد می‌شوند که این مشکل می‌تواند منجر به جریان غیرطبیعی خون و اکسیژن رسانی ناقص در بدن این پستانداران شود.

در انسان، این شرایط ممکن است به عنوان بیماری‌های قلبی مادرزادی از سنین جوانی تا بزرگسالی یا حتی به عنوان «کاردیومگالی» (Cardiomegaly) یا بزرگ شدن قلب، نارسایی قلبی و عفونت‌های مکرر قفسه سینه آشکار شود. این شرایط به ندرت به طور طبیعی اصلاح می‌شود و معمولاً برای درمان نیاز به عمل جراحی باز قلب ‌دارند. در صورت عدم شناسایی این مشکلات در سیستم گردش خون و درمان نکردن آن‌ها، اغلب این ناهنجاری‌ها ممکن است، کشنده باشند.

توسعه اولیه قلب در انسان

قلب جنین انسان تقریباً 21 روز پس از شروع بارداری، یا پنج هفته پس از آخرین دوره قاعدگی مادر (LMP) که همان تاریخی است که به طور معمول برای تاریخ بارداری استفاده می‌شود، ساخته شده و شروع به ضربان می‌کند. قلب جنین انسان فعالیت خود را با تعداد ضربانی مشابه ضربان مادر، یعنی در حدود 75-80 ضربان در دقیقه آغاز می‌کند. میزان ضربان قلب جنینی (Embryonic Heart Rate) یا (EHR) پس از اولین ماه به طور خطی افزایش می‌یابد. در اوایل هفته هفتم، تعداد ضربان قلب جنین در دقیقه به 165-185 می‌رسد. این شتاب تقریباً 3٫3 BPM در روز یا حدود 10 BPM در هر سه روز است.

پس از اوج گرفتن تعداد ضربان قلب جنین تا حدود 9 هفته از بارداری، میزان ضربان قلب جنینی (EHR) در طی هفته پانزدهم به حدود 152 BPM کاهش می‌یابد. بعد از هفته پانزدهم، روند نزولی کند می‌شود و به طور میانگین ضربان قلب جنین به حدود 145 BPM می‌رسد.

تکنیک‌های اندازه‌گیری و بررسی عملکرد قلب

چندین روش اندازه‌گیری برای آزمایش عملکرد قلب وجود دارند. این روش‌ها اغلب توسط پزشکان برای تشخیص بیماری‌های قلبی و عروقی و مشکلات دیگر سیستم گردش خون به کار می‌روند.

• نوار قلبی یا الکتروکاردیوگرام (Electrocardiogram) یا (ECG / EKG): در این روش از یک ضبط الکتریکی برای بررسی عملکرد الکتریکی قلب استفاده می‌شود که شامل اتصال الکترود‌های مختلف در محور‌های مختلف بدن انسان است. نتیجه عملکرد این دستگاه به صورت نمودارهایی که نشان دهنده امواج الکتریکی محرک قلب هستند، مشخص می‌شود. نمودارهای الکتروکاردیوگرام در واقع منحنی‌هایی هستند که دارای سه موج P (مربوط به فعالیت دهلیزها)، موج QRS (فعالیت الکتریکی بطن‌ها) و موج T(حالت استراحت بطن) هستند. این دستگاه برای تشخیص بیماری‌های قلبی و همچنین مشکلات حاد قلبی به کار می‌رود.

• فشار سنج خون (Sphygmomanometer): از این وسیله برای اندازه‌گیری فشار خون استفاده می‌شود که نشانگر خیلی دقیق وضعیت قلب و عروق و پرفیوژن بافت(رساندن خون به داخل بافت) در بدن است. این دستگاه انواع مختلفی دارد که شامل فشار سنج جیوه‌ای، عقربه‌ای و دیجیتالی هستند.

• پالس سنج (Pulse Meter): این دستگاه ولتاژ‌های الکتریکی منتقل شده از طریق پوست را برای تشخیص ضربان قلب کنترل می‌کند.
• گوشی پزشکی یا استتوسکوپ (Stethoscope): این وسیله برای بررسی صدا‌های مختلف قلب و تغییر جریان در شریان‌ها و رگ‌های بدن به کار می‌رود. گوشی پزشکی همچنین برای گوش دادن به صدا‌های تنفسی نیز به کار گرفته می‌شود.
• پالس (Pulse) : اندازه‌گیری مستقیم ضربان قلب و همچنین حجم، ریتم، ویژگی‌ها و وضعیت دیواره شریانی (مانند سخت شدن به دلیل بیماری قلبی آترواسکلروتیک) توسط این وسیله اندازه‌گیری می‌شود.

بیماری‌های قلبی

بیماری‌های قلبی و عروقی (Cardiovascular Disease) به گروهی از بیماری‌هایی اطلاق می‌شود که در آن‌ها قلب و عروق خونی (سیاهرگ، سرخرگ و مویرگ‌ها) دچار مشکل می‌شوند.

فیلم آموزش هیستولوژی و پاتولوژی پایه در فرادرس

کلیک کنید

در حالی که این اصطلاح از نظر فنی به هر بیماری که بر سیستم قلبی و عروقی تأثیر بگذارد، اشاره دارد، اما اغلب برای اشاره به موارد مرتبط با آترواسکلروز (بیماری گرفتگی عروق) استفاده می‌شود. بیماری‌های قلبی و عروقی معمولا علل، مکانیسم‌ها و درمان‌های مشابهی دارند.

تاریخچه کشف ساختمان و عملکرد قلب

دریچه‌های قلب توسط یک پزشک مکتب بقراط در حدود قرن چهارم قبل از میلاد کشف شد. با این حال، عملکرد آن‌ها به درستی درک نشده بود. از آنجا که رگ‌های خونی پس از مرگ خالی می‌شوند، از این رو، آناتومیست‌های باستان تصور می‌کردند که آن‌ها پر از هوا بوده و از رگ‌ها برای انتقال هوا در بدن استفاده می‌شود.

«هروفیلوس» (Herophilos) کالبدشناس یونانی، سیاهرگ‌ها را از سرخرگ‌ها متمایز ‌کرد، اما تصور می‌کرد که نبض خاصیت خود شریان‌ها است. «اراسیستراتوس» (Erasistratus) پزشک یونانی مشاهده کرد که اگر رگ‌ها در طول حیات فرد بریده شوند، از آن‌ها خون خارج می‌شود. او واقعیت این پدیده را این گونه توضیح داد كه با خروج هوا از شريان‌ها، رگ‌ها با خونی كه توسط رگ‌های بسیار كوچك بین آن‌ها قرار دارند، جایگزین می‌شوند.

در قرن دوم میلادی پزشک یونانی به نام «گالن» (Galen)، به این نتیجه رسید که رگ‌ها، خون را حمل می‌کنند و خون سیاهرگی به رنگ قرمز تیره و خون شریانی به رنگ قرمز روشن‌تر هستند و هر کدام از این رگ‌ها عملکرد‌های مجزا و جداگانه‌ای دارند.

در سال 1242، دانشمند عرب «ابن نفیس» (Ibn Nafis) نخستین کسی بود که روند گردش خون در بدن انسان را دقیق توصیف کرد. مدارکی از توصیف روند گردش خون از آن زمان باقی مانده‌ است. در سال 1552، «مایکل سرووتوس» (Michael Servetus) همان روند گردش خون را توصیف کرد و «رئالدو کلمبو» (Realdo Colombo) این مفهوم را اثبات کرد. در این زمان، سیستم گردش خون تا حد زیادی در اروپا ناشناخته بود.

سرانجام، «ویلیام‌ هاروی» (William Harvey)، شاگرد «هيرونيموس فبريسوس» (Hieronymus Fabricius) (که پیشتر دریچه‌های رگ‌ها را بدون تشخیص عملکرد آن‌ها شناسایی کرده بود)، یک سری از آزمایشات انجام داد و در سال 1628، کشف سیستم گردش خون انسان را اعلام کرد.

وی درباره این کشف کتابی نیز منتشر کرد. این اثر با نمایش درستی که از سیستم گردش خون ارائه داد، توانست به تدریج دنیای پزشکی را در آن زمان قانع کند. ‌هاروی نتوانست سیستم مویرگی متصل به عروق و رگ‌ها را شناسایی کند، این سیستم مویرگی بعدها توسط مارچلو مالپیگی (Marcello Malpighi) شناسایی و توصیف شد.

اگر مطالعه این مطلب برای شما مفید بود، آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شود:

• مجموعه آموزش‌های زیست‌شناسی
• آموزش بافت شناسی دستگاه‌های گوارش و تنفسی
• مجموعه آموزش‌های علوم پزشکی
• آلل چیست؟ — به زبان ساده
• ریه و سیستم تنفسی -- هر آنچه باید بدانید
• پوست چیست؟ -- به زبان ساده

^^