أجهزة الدوران والقلب
كيف تحرك الحيوانات الدم أو اللمف الدموي في الجسم، وكيف تولد القلوب الضغط والتدفق الذي يطابق التوصيل مع متطلبات الأنسجة.
Definition
جهاز الدوران هو ترتيب للمضخة والسائل والأوعية التي تنقل الغازات والمغذيات والفضلات والهرمونات والحرارة عبر جسم الحيوان، والقلب هو المضخة العضلية التي يولد انقباضها الإيقاعي الضغط الذي يدفع هذا التدفق.
Scope
يغطي هذا الموضوع الفسيولوجيا المقارنة للنقل الداخلي: أجهزة الدوران المفتوحة والمغلقة، الدوائر المفردة والمزدوجة، بنية ونشاط القلب الكهربائي في الفقاريات واللافقاريات، الدورة القلبية، وتنظيم النتاج القلبي وضغط الدم. يتناول كيف توزع مقاومة الأوعية وسعتها التدفق، وكيف يتوافق الدوران مع حجم الجسم، والنشاط، واستراتيجية التنفس. التغطية مقارنة وميكانيكية وليست سريرية.
Core questions
- ما الذي يميز أجهزة الدوران المفتوحة عن المغلقة، وما هي المفاضلات بينهما؟
- كيف ينشأ نبض القلب وينتشر، وكيف تُنظم الدورة القلبية؟
- كيف يُنظم النتاج القلبي ليتوافق مع الاحتياجات المتغيرة للجسم؟
- لماذا تطورت الدورة الدموية المزدوجة في الطيور والثدييات، وما هي الميزة التي تمنحها؟
Key theories
- علاقة فرانك-ستارلينغ
- تزداد قوة انقباض القلب مع درجة امتلائه، لذا ضمن حدود معينة، يضخ القلب تلقائيًا حجم الدم الذي يعود إليه، مما يطابق النتاج مع العود الوريدي.
- المنشأ العضلي لنبض القلب
- في قلوب الفقاريات، ينشأ الإيقاع داخل خلايا عضلية متخصصة لتنظيم النبض بدلاً من الأعصاب، وينتشر النبض عبر عضلة القلب لتنسيق الانقباض، مع تعديل المدخلات العصبية والهرمونية للمعدل والقوة.
Mechanisms
تحصر الأنظمة المغلقة الدم في الأوعية ويمكنها الحفاظ على ضغوط عالية وتحكم دقيق في التوزيع، بينما تغمر الأنظمة المفتوحة الأنسجة باللمف الدموي بضغط أقل. تنبض قلوب الفقاريات عضليًا: تستقطب الخلايا المنظمة للنبض تلقائيًا وينتشر النبض عبر الأنسجة الموصلة والعضلات، مما ينتج الدورة القلبية المنسقة من الامتلاء والقذف. يتحدد حجم النفضة بالامتلاء (آلية فرانك-ستارلينغ) والانقباضية، ومعدل ضربات القلب بالمدخلات الذاتية والهرمونية، لذا فإن النتاج القلبي يساوي حاصل ضربهما. تختلف الشرايين والشرايين الصغيرة والشعيرات الدموية والأوردة في المقاومة والامتثال لتنظيم الضغط وتوزيع التدفق، وتمثل الدورة المفردة للأسماك، والقلوب المتوسطة للبرمائيات والزواحف، والدورة المزدوجة المقسمة بالكامل للطيور والثدييات حلولًا متتالية تتوافق مع تبادل الغازات والطلب الأيضي.
Clinical relevance
توضح الفسيولوجيا القلبية المقارنة، بما في ذلك بطء القلب الشديد لدى الحيوانات الغواصة والنواتج العالية للحيوانات ذات الدم الحار الصغيرة، المبادئ الكامنة وراء أداء القلب والأوعية الدموية وتنظيمها. هذا المدخل هو مادة مرجعية تعليمية وليست إرشادات طبية.
History
أرسى ويليام هارفي، من خلال إثباته لدوران الدم في عام 1628، أسس فسيولوجيا القلب والأوعية الدموية، ثم أثبت فرانك وستارلينغ لاحقًا الأساس القائم على العلاقة بين الطول والتوتر للنتاج القلبي. وسعت الفسيولوجيا المقارنة هذه المبادئ لتشمل تنوع قلوب ودوائر الحيوانات، وربطت تصميم الدورة الدموية بحجم الجسم ونمط الحياة واستراتيجية التنفس.
Key figures
- William Harvey
- Otto Frank
- Ernest Starling
- Knut Schmidt-Nielsen
Related topics
Seminal works
- hill2016
- randall2002
- schmidtnielsen1997
Frequently asked questions
- ما الفرق بين الدورة الدموية المفتوحة والمغلقة؟
- في الأنظمة المغلقة، يبقى الدم داخل الأوعية ويعود إلى القلب من خلالها؛ أما في الأنظمة المفتوحة، فتفرغ المضخة اللمف الدموي في الفراغات الجسمية التي تغمر الأنسجة مباشرة قبل أن يعود.
- ما هي آلية فرانك-ستارلينغ؟
- هي ميل القلب للانقباض بقوة أكبر عندما يمتلئ أكثر، بحيث يضخ تقريبًا نفس كمية الدم التي يستقبلها دون الحاجة إلى تحكم خارجي.