Sydän- ja verenkiertoelimistö

Jatkuu ylhäältä…

Sydän- ja verenkiertoelimistön anatomia

Sydän

Sydän on lihaksikas pumppauselin, joka sijaitsee keuhkoihin nähden mediaalisesti kehon keskilinjalla rintakehän alueella. Sydämen alimmainen kärki, niin sanottu apex, on kääntynyt vasemmalle, joten noin 2/3 sydämestä sijaitsee kehon vasemmalla puolella ja toinen 1/3 oikealla puolella. Sydämen huippu, jota kutsutaan sydämen tyveksi, on yhteydessä kehon suuriin verisuoniin: aorttaan, laskimoon, keuhkorunkoon ja keuhkovaltimoihin.

Kiertosilmukat

Ihmiskehossa on kaksi ensisijaista kiertosilmukkaa: keuhkoverenkierron kiertosilmukka ja systeemikiertosilmukka.

1. Keuhkoverenkierto kuljettaa hapettoman veren sydämen oikealta puolelta keuhkoihin, jossa veri saa happea ja palaa takaisin sydämen vasemmalle puolelle. Keuhkoverenkierron kiertoa tukevat sydämen pumppauskammiot ovat oikea eteinen ja oikea kammio.
2. Systeeminen verenkierto kuljettaa runsaasti happea sisältävää verta sydämen vasemmalta puolelta kaikkiin elimistön kudoksiin (sydäntä ja keuhkoja lukuun ottamatta). Systeeminen verenkierto poistaa jätteet kehon kudoksista ja palauttaa hapettoman veren sydämen oikealle puolelle. Sydämen vasen eteinen ja vasen kammio ovat systeemisen verenkierron silmukan pumppauskammiot.

Verisuonet

Verisuonet ovat elimistön valtateitä, joiden avulla veri virtaa nopeasti ja tehokkaasti sydämestä kaikkialle kehoon ja takaisin. Verisuonten koko vastaa verisuonen läpi kulkevan veren määrää. Kaikissa verisuonissa on ontto alue, jota kutsutaan luumeniksi ja jonka läpi veri pääsee virtaamaan. Luumenin ympärillä on verisuonen seinämä, joka voi olla ohut kapillaareissa tai hyvin paksu valtimoissa.

Kaikki verisuonet on vuorattu ohuella yksinkertaisella levyepiteelikerroksella, jota kutsutaan endoteeliksi ja joka pitää verisolut verisuonten sisällä ja estää verihyytymien muodostumisen. Endoteeli vuoraa koko verenkiertoelimistöä aina sydämen sisälle asti, jossa sitä kutsutaan endokardiumiksi.

Verisuonia on kolmea päätyyppiä: valtimot, hiussuonet ja laskimot. Verisuonet nimetään usein joko sen kehon alueen mukaan, jonka läpi ne kuljettavat verta, tai läheisten rakenteiden mukaan. Esimerkiksi brachiocephalinen valtimo kuljettaa verta brachiaaliselle (käsivarren) ja cephaliselle (pään) alueelle. Yksi sen haaroista, solisvaltimo, kulkee solisluun alapuolella; siitä nimi solisvaltimo. Arteria subclavia kulkee kainaloalueelle, jossa se tunnetaan nimellä kainalovaltimo.

Arterioita ja arterioleja

Arterioita ovat verisuonet, jotka kuljettavat verta pois sydämestä. Valtimoiden kuljettama veri on yleensä erittäin hapekasta, sillä se on juuri lähtenyt keuhkoista matkallaan kehon kudoksiin. Keuhkorunko ja keuhkoverenkierron silmukan valtimot muodostavat poikkeuksen tähän sääntöön – nämä valtimot kuljettavat hapetonta verta sydämestä keuhkoihin hapetettavaksi.

Valtimoihin kohdistuu korkea verenpaine, koska ne kuljettavat sydämestä suurella voimalla työntyvää verta. Kestääkseen tämän paineen valtimoiden seinämät ovat paksumpia, joustavampia ja lihaksikkaampia kuin muiden verisuonten seinämät. Kehon suurimmissa valtimoissa on suuri osuus elastista kudosta, jonka ansiosta ne voivat venyä ja ottaa vastaan sydämen aiheuttaman paineen.

Pienemmät valtimot ovat seinämiensä rakenteeltaan lihaksikkaampia. Näiden pienempien valtimoiden valtimoiden seinämien sileät lihakset supistuvat tai laajenevat säätääkseen veren virtausta niiden luumenissa. Tällä tavoin elimistö säätelee sitä, kuinka paljon verta virtaa kehon eri osiin eri olosuhteissa. Veren virtauksen säätely vaikuttaa myös verenpaineeseen, sillä pienemmät valtimot antavat verelle vähemmän pinta-alaa, jonka läpi se pääsee virtaamaan, mikä lisää veren painetta valtimoiden seinämiin.

Arteriolit ovat kapeampia valtimoita, jotka haarautuvat valtimoiden päistä ja kuljettavat verta kapillaareihin. Niihin kohdistuu paljon alhaisempi verenpaine kuin valtimoihin, mikä johtuu niiden suuremmasta määrästä, pienemmästä verimäärästä ja etäisyydestä sydämen suorasta paineesta. Näin ollen valtimoiden seinämät ovat paljon ohuempia kuin valtimoiden seinämät. Arteriolit, kuten valtimotkin, pystyvät käyttämään sileää lihaskudosta kontrolloimaan aukkoaan ja säätelemään veren virtausta ja verenpainetta.

kapillaarit

Kapillaarit ovat elimistön verisuonista pienimpiä ja ohuimpia ja myös yleisimpiä. Niitä kulkee lähes kaikissa kehon kudoksissa ja ne reunustavat kehon avaskulaaristen kudosten reunoja. Kapillaarit liittyvät toiselta puolelta arterioleihin ja toiselta puolelta laskimoihin.

Kapillaarit kuljettavat verta hyvin lähelle kehon kudosten soluja kaasujen, ravintoaineiden ja jätetuotteiden vaihtamiseksi. Kapillaarien seinämät koostuvat vain ohuesta endoteelikerroksesta, jotta veren ja kudosten välillä on mahdollisimman vähän rakennetta. Endoteeli toimii suodattimena, joka pitää verisolut verisuonten sisällä ja sallii samalla nesteiden, liuenneiden kaasujen ja muiden kemikaalien diffundoitua konsentraatiogradienttiaan pitkin kudoksiin tai ulos kudoksista.

Kapillaariset sulkijalihakset ovat sileän lihaksen kaistaleita, joita esiintyy kapillaarien valtimoiden päissä. Nämä sulkijalihakset säätelevät veren virtausta kapillaareihin. Koska veren tarjonta on rajallista eikä kaikilla kudoksilla ole samanlaista energia- ja hapentarvetta, prekapillaariset sulkijalihakset vähentävät veren virtausta inaktiivisiin kudoksiin ja sallivat vapaan virtauksen aktiivisiin kudoksiin.

Suonet ja laskimot

Suonet ovat elimistön suuria paluuvaltimoita, ja ne toimivat verenkierron verenpalautusveren vastineina valtimoille. Koska valtimot, arteriolit ja kapillaarit imevät suurimman osan sydämen supistusten voimasta, suoniin ja laskimoihin kohdistuu hyvin alhainen verenpaine. Tämä paineen puute mahdollistaa sen, että laskimoiden seinämät ovat paljon ohuempia, vähemmän elastisia ja vähemmän lihaksikkaita kuin valtimoiden seinämät.

Laskimot tukeutuvat painovoimaan, inertiaan ja luurankolihasten supistusten voimaan, jotta ne voivat työntää veren takaisin sydämeen. Veren liikkumisen helpottamiseksi joissakin suonissa on monia yksisuuntaisia venttiilejä, jotka estävät veren virtaamisen pois sydämestä. Kun kehon luurankolihakset supistuvat, ne puristavat läheisiä suonia ja työntävät veren venttiilien kautta lähemmäs sydäntä.

Kun lihas rentoutuu, venttiili pidättää veren, kunnes uusi supistus työntää veren lähemmäs sydäntä. Laskimot ovat samanlaisia kuin arteriolit, sillä ne ovat pieniä verisuonia, jotka yhdistävät kapillaareja, mutta toisin kuin arteriolit, laskimot liittyvät suoniin valtimoiden sijaan. Venulukset keräävät verta monista kapillaareista ja laskevat sen suurempiin suoniin kuljetettavaksi takaisin sydämeen.

Sydänverenkierto

Sydämellä on omat verisuonet, jotka toimittavat sydänlihakselle happea ja ravintoaineita, jotka ovat välttämättömiä veren pumppaamiseksi koko kehoon. Vasen ja oikea sepelvaltimo haarautuvat aortasta ja toimittavat verta sydämen vasemmalle ja oikealle puolelle. Sepelvaltimo on sydämen takapuolella oleva suoni, joka palauttaa hapettoman veren sydänlihaksesta takaisin laskimoon.

Maksan porttikierto

Mahan ja suoliston suonet hoitavat ainutlaatuista tehtävää: sen sijaan, että ne kuljettavat veren suoraan takaisin sydämeen, ne kuljettavat veren maksaan maksan porttilaskimon kautta. Ruoansulatuselimistä lähtevä veri sisältää runsaasti ravinteita ja muita ravinnosta imeytyneitä kemikaaleja. Maksa poistaa myrkkyjä, varastoi sokereita ja käsittelee ruoansulatuksen tuotteita ennen kuin ne pääsevät kehon muihin kudoksiin. Veri maksasta palaa sitten takaisin sydämeen alemman laskimolaskimon kautta.

Veri

Yhden ihmisen keskivertokehossa on noin 4 – 5 litraa verta. Nestemäisenä sidekudoksena se kuljettaa monia aineita elimistössä ja auttaa ylläpitämään ravinteiden, jätteiden ja kaasujen homeostaasia. Veri koostuu punasoluista, valkosoluista, verihiutaleista ja nestemäisestä plasmasta.

Punasolut

Punasolut eli erytrosyytit ovat ylivoimaisesti yleisin verisolutyyppi, ja niiden osuus veren tilavuudesta on noin 45 %. Erytrosyytit syntyvät punaisen luuytimen sisällä kantasoluista hämmästyttävällä nopeudella, noin 2 miljoonaa solua sekunnissa. Erytrosyyttien muoto on kaksoiskehämäinen kiekko, jonka molemmilla puolilla on kovera kaari niin, että erytrosyytin keskellä on sen ohuin osa. Erytrosyyttien ainutlaatuinen muoto antaa näille soluille suuren pinta-alan ja tilavuuden suhteen ja mahdollistaa niiden taittumisen niin, että ne mahtuvat ohuisiin kapillaareihin. Epäkypsissä erytrosyyteissä on tuma, joka irtoaa solusta, kun se saavuttaa kypsyyden ja antaa sille sen ainutlaatuisen muodon ja joustavuuden. Tuman puuttuminen tarkoittaa, että punasoluissa ei ole DNA:ta eivätkä ne pysty korjaamaan itseään, kun ne ovat vaurioituneet.

Erythrosyytit kuljettavat happea veressä punaisen pigmentin hemoglobiinin välityksellä. Hemoglobiini sisältää rautaa ja proteiineja, jotka yhdistettyinä lisäävät huomattavasti punasolujen hapenkuljetuskykyä. Erytrosyyttien suuren pinta-alan ja tilavuuden suhteen ansiosta happi siirtyy helposti soluun keuhkoissa ja solusta ulos systeemikudosten kapillaareissa.

Valkosolut

Valkosolut eli leukosyytit muodostavat hyvin pienen prosenttiosuuden verenkierron solujen kokonaismäärästä, mutta niillä on tärkeitä tehtäviä elimistön immuunijärjestelmässä. Valkosoluja on kahta pääluokkaa: granulaariset leukosyytit ja agranulaariset leukosyytit.

1. Granulaariset leukosyytit: Rakeisten leukosyyttien kolme tyyppiä ovat neutrofiilit, eosinofiilit ja basofiilit. Kukin rakeisten leukosyyttien tyyppi luokitellaan sen mukaan, että niiden sytoplasmassa on kemikaaleilla täytettyjä vesikkeleitä, jotka antavat niille niiden tehtävän. Neutrofiilit sisältävät ruoansulatusentsyymejä, jotka neutraloivat elimistöön tunkeutuvat bakteerit. Eosinofiilit sisältävät ruoansulatusentsyymejä, jotka ovat erikoistuneet veren vasta-aineiden sitomien virusten pilkkomiseen. Basofiilit vapauttavat histamiinia tehostamaan allergisia reaktioita ja auttavat suojaamaan elimistöä loisilta.
2. Agranulaariset leukosyytit: Agranulaaristen leukosyyttien kaksi pääluokkaa ovat lymfosyytit ja monosyytit. Lymfosyytteihin kuuluvat T-solut ja luonnolliset tappajasolut, jotka torjuvat virusinfektioita, sekä B-solut, jotka tuottavat vasta-aineita taudinaiheuttajien aiheuttamia infektioita vastaan. Monosyytit kehittyvät makrofageiksi kutsutuiksi soluiksi, jotka nielevät ja nielevät taudinaiheuttajia ja haavojen tai infektioiden kuolleita soluja.

Trombosyytit

Trombosyytit, jotka tunnetaan myös nimellä trombosyytit, ovat verihiutaleiksi kutsuttuja pienikokoisia solunjäänteitä, jotka ovat vastuussa verihyytymien hyytymisestään ja rupien muodostumisesta. Verihiutaleet muodostuvat punaisessa luuytimessä suurista megakaryosyyttisoluista, jotka ajoittain repeävät ja vapauttavat tuhansia kalvopaloja, joista tulee verihiutaleita. Verihiutaleissa ei ole tumia, ja ne säilyvät elimistössä vain viikon ajan, ennen kuin makrofagit sieppaavat ja sulattavat ne.

Plasma

Plasma on veren solunulkoinen tai nestemäinen osa, joka muodostaa noin 55 % veren tilavuudesta. Plasma on veden, proteiinien ja liuenneiden aineiden seos. Noin 90 % plasmasta koostuu vedestä, joskin tarkka prosenttiosuus vaihtelee yksilön nestetasosta riippuen. Plasmassa olevia proteiineja ovat muun muassa vasta-aineet ja albumiinit. Vasta-aineet ovat osa immuunijärjestelmää, ja ne sitoutuvat elimistöön tarttuvien taudinaiheuttajien pinnalla oleviin antigeeneihin. Albumiinit auttavat ylläpitämään kehon osmoottista tasapainoa tarjoamalla isotonisen liuoksen kehon soluille. Plasmaan on liuennut monia eri aineita, kuten glukoosia, happea, hiilidioksidia, elektrolyyttejä, ravintoaineita ja solujen jätetuotteita. Plasma toimii näiden aineiden kuljetusväliaineena, kun ne liikkuvat elimistössä.

Sydän- ja verenkiertoelimistön fysiologia

Sydän- ja verenkiertoelimistön toiminnot

Sydän- ja verenkiertoelimistöllä on kolme päätehtävää: aineiden kuljettaminen, suojautuminen taudinaiheuttajilta ja elimistön homeostaasin säätely.

• Kuljetus: Sydän- ja verisuonijärjestelmä kuljettaa verta lähes kaikkiin kehon kudoksiin. Veri kuljettaa elintärkeitä ravintoaineita ja happea sekä poistaa jätteitä ja hiilidioksidia käsiteltäväksi tai poistettavaksi elimistöstä. Hormonit kulkeutuvat koko elimistöön veren nestemäisen plasman kautta.
• Suojaus: Sydän- ja verenkiertojärjestelmä suojaa elimistöä valkosolujensa avulla. Valkosolut puhdistavat solujätteitä ja torjuvat elimistöön joutuneita taudinaiheuttajia. Verihiutaleet ja punasolut muodostavat kuoppia, jotka sulkevat haavat ja estävät taudinaiheuttajia pääsemästä elimistöön ja nesteitä vuotamasta ulos. Veressä on myös vasta-aineita, jotka antavat spesifisen immuniteetin taudinaiheuttajia vastaan, joille elimistö on aiemmin altistunut tai joita vastaan on rokotettu.
• Asetus: Sydän- ja verenkiertoelimistö on keskeisessä asemassa elimistön kyvyssä ylläpitää useiden sisäisten tilojen homeostaattista säätelyä. Verisuonet auttavat ylläpitämään vakaata ruumiinlämpöä säätelemällä verenkiertoa ihon pinnalle. Ihon pinnan lähellä olevat verisuonet avautuvat ylikuumenemisen aikana, jotta kuuma veri pääsee luovuttamaan lämpöään kehon ympäristöön. Hypotermian yhteydessä nämä verisuonet supistuvat, jotta veri virtaa vain elintärkeisiin elimiin kehon ytimessä. Veri auttaa myös tasapainottamaan kehon pH-arvoa, koska siinä on bikarbonaatti-ioneja, jotka toimivat puskuriliuoksena. Lopuksi veriplasman albumiinit auttavat tasapainottamaan kehon solujen osmoottista pitoisuutta ylläpitämällä isotonista ympäristöä.

Monet vakavat tilat ja sairaudet voivat aiheuttaa sen, että sydän- ja verenkiertoelimistömme lakkaa toimimasta asianmukaisesti. Aika usein emme tee niille tarpeeksi ennakoivasti, mikä johtaa hätätilanteisiin. Selaa sisältöämme saadaksesi lisätietoja sydän- ja verisuoniterveydestä. Tutustu myös siihen, miten DNA-terveystestien avulla voit aloittaa tärkeät keskustelut lääkärisi kanssa geneettisistä riskeistä, jotka liittyvät hyytymishäiriöihin, hemofiliaan, hemokromatoosiin (yleinen perinnöllinen sairaus, joka aiheuttaa raudan kertymistä sydämeen) ja glukoosi-6-fosfaattidehydrogenaasiin (jota esiintyy noin yhdellä kymmenestä afroamerikkalaisesta miehestä).

Kiertopumppu

Sydän on neljäkammioinen ”kaksoispumppu”, jossa kumpikin puolisko (oikea ja vasen puolisko) toimii erillisenä pumpun tavoin. Sydämen vasen ja oikea puoli on erotettu toisistaan lihaksikkaalla kudosseinämällä, jota kutsutaan sydämen väliseinäksi. Sydämen oikea puoli vastaanottaa hapettoman veren systeemisistä laskimoista ja pumppaa sen keuhkoihin hapettumaan. Sydämen vasen puoli vastaanottaa happipitoista verta keuhkoista ja pumppaa sen systeemisten valtimoiden kautta kehon kudoksiin. Jokaisen sydämenlyönnin seurauksena sydämen molemmat puolet pumppaavat samanaikaisesti, mikä tekee sydämestä erittäin tehokkaan pumpun.

Veripaineen säätely

Verenpainetta voidaan säätää useilla sydän- ja verenkiertoelimistön toiminnoilla. Tietyt hormonit yhdessä aivoista tulevien autonomisten hermosignaalien kanssa vaikuttavat sydämen supistusten nopeuteen ja voimakkuuteen. Suurempi supistumisvoima ja syketaajuus johtavat verenpaineen nousuun. Myös verisuonet voivat vaikuttaa verenpaineeseen. Vasokonstriktio pienentää valtimon halkaisijaa supistamalla valtimon seinämän sileää lihasta. Autonomisen hermoston sympaattinen (taistele tai pakene) osa aiheuttaa verisuonten supistumista, mikä johtaa verenpaineen nousuun ja veren virtauksen vähenemiseen supistuneella alueella. Vasodilataatio on valtimon laajenemista, kun valtimon seinämän sileä lihas rentoutuu taistelu- tai pakoreaktion laannuttua tai tiettyjen veressä olevien hormonien tai kemikaalien vaikutuksesta. Veren määrä elimistössä vaikuttaa myös verenpaineeseen. Suurempi verimäärä elimistössä nostaa verenpainetta lisäämällä jokaisella sydämenlyönnillä pumpattavan veren määrää. Myös hyytymishäiriöistä johtuva paksumpi, viskoosimpi veri voi nostaa verenpainetta.

Hemostaasi

Hemostaasia eli veren hyytymistä ja paakkujen muodostumista hallitsevat veren verihiutaleet. Verihiutaleet pysyvät normaalisti toimimattomina veressä, kunnes ne pääsevät vaurioituneeseen kudokseen tai vuotavat verisuonista ulos haavan kautta. Kun verihiutaleet ovat aktiivisia, ne muuttuvat piikkipallon muotoisiksi ja muuttuvat hyvin tahmeiksi tarttuakseen vaurioituneisiin kudoksiin. Seuraavaksi verihiutaleet vapauttavat kemiallisia hyytymistekijöitä ja alkavat tuottaa fibriiniproteiinia, joka toimii verihyytymän rakenteena. Verihiutaleet alkavat myös tarttua toisiinsa muodostaen verihiutaletulpan. Verihiutaletulppa toimii väliaikaisena tiivisteenä, joka pitää veren verisuonessa ja vieraan aineen poissa verisuonesta, kunnes verisuonen solut pystyvät korjaamaan verisuonen seinämän vaurion.