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心臓血管系の解剖学
心臓
心臓は肺の内側、体の正中線に沿って胸部にある筋肉質のポンプ器官である。 心尖と呼ばれる心臓の一番下の先端は左を向いており、心臓の約2/3が体の左側に、残りの1/3が右側に位置している。
循環ループ
人体には、肺循環ループと全身循環ループという2つの主要な循環ループがある。
- 肺循環は、脱酸素化した血液を心臓の右側から肺に運び、そこで酸素を吸収して心臓の左側に戻す。 肺循環ループを支える心臓のポンプ室は、右心房と右心室である。
- 全身循環は、心臓の左側から体のすべての組織（心臓と肺を除く）へ酸素を多く含んだ血液を運ぶ。 全身循環は、体内組織から老廃物を除去し、脱酸素化された血液を心臓の右側に戻す。 心臓の左心房と左心室は、全身循環ループのポンプ室である。
血管
血管は、心臓から体のあらゆる部位へ迅速かつ効率的に血液を流し、再び戻すための体のハイウェーである。 血管の大きさは、その血管を通過する血液の量に対応します。 すべての血管には内腔と呼ばれる空洞があり、そこを血液が流れます。 内腔の周囲には血管の壁があり、毛細血管の場合は薄く、動脈の場合は非常に厚い。
すべての血管は、内皮と呼ばれる単純な扁平上皮の薄い層で覆われており、血液細胞を血管の内部にとどめて血栓ができるのを防いでいる。 内皮は循環系全体を覆っており、心臓の内部まで続いていて、心内膜と呼ばれている。
血管には、動脈、毛細血管、静脈の3つの主要な種類がある。 血管の名前は、血液を運ぶ体の部位や近くの構造物にちなんでつけられることが多い。 例えば、腕頭動脈は、上腕と頭部に血液を運ぶ動脈です。 その枝の1つである鎖骨下動脈は、鎖骨の下を通っているため、鎖骨下という名前がついています。 鎖骨下動脈は腋窩部へ向かい、腋窩動脈として知られている。
動脈および細動脈
動脈は、心臓から離れた血液を運ぶ血管である。 動脈によって運ばれる血液は、通常、肺から体内組織へ向かう途中のもので、酸素濃度が高い。 肺動脈幹と肺循環ループの動脈はこの規則の例外です。これらの動脈は、心臓から肺に酸素を供給するために脱酸素化された血液を運びます。 この圧力に耐えるため、動脈の壁は他の血管よりも厚く、弾力性があり、筋肉質である。 体内で最も太い動脈は、弾性組織の割合が高いため、伸びて心臓の圧力に対応できます。
細い動脈は、壁の構造がより筋肉質になっています。 これらの細い動脈の動脈壁の平滑筋は、その内腔を通る血液の流れを調節するために収縮または拡張する。 このようにして、さまざまな状況下で、体のさまざまな部位に流れる血液の量をコントロールしているのです。 血流の調節は血圧にも影響し、動脈が細いと血液が流れる面積が小さくなるため、動脈壁にかかる血液の圧力が高くなる。
動静脈は動脈の末端から分岐している細い動脈で、毛細血管に血液を運ぶ。 本数が多く、血液量が少なく、心臓の直接圧から遠いため、動脈よりはるかに低い血圧に直面する。 従って、細動脈の壁は動脈の壁よりはるかに薄い。 動脈と同様に、細動脈も平滑筋を使って開口部を制御し、血流と血圧を調節することができる。
毛細管
毛細管は体内の血管の中で最も小さく、最も細い血管で、最も一般的な血管でもある。 毛細血管は体のほとんどすべての組織を通っており、体の無血管組織の縁に接しているのがわかる。 毛細血管は、一端が細動脈、他端が細静脈に接続している。
毛細血管は、ガス、栄養分および老廃物を交換するために、体の組織の細胞のすぐそばまで血液を運ぶ。 毛細血管の壁は内皮の薄い層だけからなり、血液と組織の間に可能な限り最小限の構造を持つようにできている。 内皮は、血球を血管内にとどめ、液体、溶存ガス、その他の化学物質を濃度勾配に沿って組織内外に拡散させるフィルターとして働く。
毛細血管括約筋は、毛細血管の細動脈端に見られる平滑筋の帯である。 この括約筋は毛細血管への血流を調節している。
静脈と静脈
静脈は体の大きな戻り血管で、動脈の血液還流カウンターパートとして機能する。 動脈、細動脈および毛細血管は心臓の収縮力の大部分を吸収するため、静脈と静脈は非常に低い血圧にさらされる。 この圧力不足により、静脈の壁は動脈の壁よりもはるかに薄く、弾性がなく、筋肉が少ない。
静脈は重力、慣性、および骨格筋の収縮力に依存して、血液を心臓に押し戻すのに役立っている。 血液の移動を容易にするため、一部の静脈には多くの一方向弁があり、血液が心臓から流れ出るのを防いでいる。 体の骨格筋が収縮すると、近くの静脈を圧迫し、弁を通して血液を心臓に近づける。
筋肉が弛緩すると、弁は血液を閉じ込め、別の収縮によって血液が心臓に近づけられる。 静脈は毛細血管をつなぐ細い血管なので、細動脈と似ていますが、細動脈と違って、静脈は動脈ではなく、静脈につながっています。
冠状動脈循環
心臓には独自の血管があり、心筋に酸素と栄養を供給して、全身に血液を送り出すのに必要な役割を果たしている。 左右の冠状動脈は大動脈から分岐し、心臓の左右に血液を供給している。 冠状静脈は心臓の後側にある静脈で、心筋から脱酸素化した血液を大静脈に戻す。
肝門脈循環
胃と腸の静脈は、血液を直接心臓に戻す代わりに、肝門脈を通じて肝臓に血液を運ぶという独特の機能を担っている。 消化器から出た血液には、食物から吸収した栄養分や化学物質が豊富に含まれている。 肝臓は毒素を取り除き、糖分を貯蔵し、消化産物が他の体内組織に到達する前に処理する。
血液
人間の体には平均して4～5リットルの血液が流れている。 液体結合組織として、体内の多くの物質を運び、栄養、老廃物、気体の恒常性を維持するのに役立っている。 血液は、赤血球、白血球、血小板、液状血漿から構成されている。
赤血球
赤血球は赤血球とも呼ばれ、圧倒的に多いタイプの血球で、血液量の約45％を占めている。 赤血球は赤色骨髄の中で幹細胞から1秒間に約200万個という驚異的なスピードで作られます。 赤血球の形状は、円盤の両側が凹んだ両凹型で、中心部が最も薄くなっている。 このため、赤血球は体積に対する表面積の比率が高く、細い毛細血管に収まるように折りたたむことができる。 未熟な赤血球には核があるが、成熟すると細胞から放出され、独特の形と柔軟性を持つようになる。 核がないため、赤血球にはDNAがなく、一度傷つくと自己修復ができない。
赤血球は赤い色素のヘモグロビンによって、血液中の酸素を運搬している。 ヘモグロビンは鉄とタンパク質が結合しており、赤血球の酸素運搬能力を大きく高めている。 赤血球の体積に対する表面積の比率が高いため、肺では細胞内に、全身組織の毛細血管では細胞外に酸素が容易に移動する。
白血球
白血球は白血球としても知られ、血液中の全細胞数のうち非常に小さい割合を占めるが、身体の免疫系で重要な機能を担っている。 白血球には大きく分けて、顆粒状白血球と無顆粒球の2種類があります。
- 顆粒状白血球です。 顆粒状白血球は、好中球、好酸球、好塩基球の3種類である。 それぞれのタイプの顆粒状白血球は、その細胞質内に化学物質で満たされた小胞があるかどうかで分類され、それによって機能を発揮している。 好中球は消化酵素を含み、体内に侵入した細菌を中和する。 好酸球は、血液中の抗体と結合したウイルスを消化することに特化した消化酵素を持つ。 好塩基球はヒスタミンを放出し、アレルギー反応を増強させ、寄生虫から体を保護するのに役立つ。 無顆粒球は、リンパ球と単球の2種類に大別される。 リンパ球には、ウイルス感染を防ぐT細胞やナチュラルキラー細胞、病原体の感染に対して抗体を産生するB細胞などがある。 単球はマクロファージと呼ばれる細胞に成長し、病原体や傷口や感染症で死んだ細胞を取り込む。
血小板
血小板は、血栓細胞としても知られ、血液を固めたりかさぶたを形成する小さな細胞片である。 血小板は赤色骨髄で大きな巨核球の細胞から形成され、定期的に破裂して、血小板となる何千もの膜の断片を放出する。 血小板は核を持たず、マクロファージが捕捉して消化するまでの1週間、体内で生存するのみである。
血漿
血漿は血液中の非細胞または液体部分で、血液量の約55％を占めている。 血漿は、水、タンパク質、および溶解した物質の混合物である。 血漿の約90%は水でできていますが、正確な割合は個人の水分補給レベルによって異なります。 血漿中のタンパク質には、抗体とアルブミンがあります。 抗体は、免疫システムの一部であり、身体に感染した病原体の表面にある抗原と結合する。 アルブミンは、体内の細胞に等張液を供給して、体内の浸透圧バランスを維持するのに役立っています。 血漿には、ブドウ糖、酸素、二酸化炭素、電解質、栄養分、細胞の老廃物など、さまざまな物質が溶け込んでいます。 血漿は、これらの物質が体内を移動する際の輸送媒体として機能する。
心血管系生理学
Functions of the Cardiovascular System
心血管系には、物質の輸送、病原菌からの保護、および身体の恒常性の調節の3つの主要な機能がある。 心血管系は、身体のほぼすべての組織に血液を輸送しています。 血液は必須栄養素と酸素を送り、老廃物と二酸化炭素を処理するか体外に排出します。 ホルモンは血液の液体血漿を介して全身に運ばれます。
多くの深刻な状態や病気は、心血管システムが正常に働かなくなる原因となります。 また、それらに対する積極的な対処が十分でなく、緊急事態に至ることもかなりあります。 当社のコンテンツを閲覧して、心臓血管の健康についてもっと知ってください。 また、DNA健康診断によって、血液凝固、血友病、血色素症（心臓に鉄が蓄積する一般的な遺伝性疾患）、グルコース-6-リン酸脱水素酵素（アフリカ系アメリカ人男性の約10人に1人がかかる）などの障害の遺伝リスクについて医師と重要な会話を始めることができるかを調べてみてください。 心臓の左側と右側は、心臓中隔と呼ばれる筋肉質の壁で隔てられている。 右側の心臓は、全身静脈から脱酸素化された血液を受け取り、酸素を供給するために肺に送ります。 左側の心臓は、肺から酸素化された血液を受け取り、全身の動脈を通して体の組織へ送り出す。 各心拍は心臓の両側を同時にポンプすることになり、心臓は非常に効率的なポンプとなる。
血圧の調節
心血管系のいくつかの機能は血圧を制御することができる。 脳からの自律神経信号とともに、ある種のホルモンが心臓の収縮速度と強さに影響を与える。 収縮力と心拍数が大きくなると、血圧が上昇する。 血管も血圧に影響を与えます。 血管収縮は、動脈壁の平滑筋を収縮させることで動脈の直径を小さくする。 自律神経系の交感神経（闘争または逃走）が血管収縮を引き起こし、血圧の上昇と収縮部位の血流量の減少をもたらす。 血管拡張は、闘争・逃走反応が消失した後、あるいは血液中の特定のホルモンや化学物質の影響により動脈壁の平滑筋が弛緩し、動脈が拡張することである。 また、体内の血液量も血圧に影響を及ぼします。 体内の血液量が多いと、1回の心拍で送り出される血液量が増えるため、血圧が上昇します。
止血
血液の凝固とかさぶたの形成は、血液中の血小板によって管理されています。 血小板は通常、損傷した組織に到達するか、傷口から血管外に漏れ出すまで、血液中で不活性な状態にある。 いったん活性化すると、血小板はトゲのある球状に変化し、非常に粘着性が高くなり、損傷した組織に引っ付くことができるようになる。 次に血小板は化学的凝固因子を放出し、血栓の構造体として働くフィブリンというタンパク質を作り始める。 また、血小板は互いにくっついて血小板栓を形成し始める。 血小板栓は、血管の細胞が血管壁の損傷を修復するまでの間、血管内の血液と血管外の異物を遮断する一時的なシールとして機能する。