دستگاههای گردش خون و قلب
چگونگی حرکت خون یا همولنف در بدن حیوانات، و اینکه چگونه قلبها فشار و جریانی را تولید میکنند که نیازهای بافتها را برآورده میسازد.
Definition
دستگاه گردش خون مجموعهای از پمپ، مایع و رگها است که گازها، مواد مغذی، مواد زائد، هورمونها و گرما را در بدن حیوان منتقل میکند، و قلب پمپ عضلانی است که انقباض ریتمیک آن فشاری را تولید میکند که این جریان را به حرکت درمیآورد.
Scope
این مبحث فیزیولوژی مقایسهای انتقال داخلی را پوشش میدهد: دستگاههای گردش خون باز و بسته، مدارهای تکی و دوتایی، ساختار و فعالیت الکتریکی قلب مهرهداران و بیمهرگان، چرخه قلبی، و تنظیم برونده قلبی و فشار خون. این مبحث به چگونگی توزیع جریان توسط مقاومت و ظرفیت رگها و چگونگی تطابق گردش خون با اندازه بدن، فعالیت، و استراتژی تنفسی میپردازد. پوشش این مبحث مقایسهای و مکانیکی است تا بالینی.
Core questions
- چه چیزی دستگاههای گردش خون باز را از بسته متمایز میکند، و مزایا و معایب آنها چیست؟
- ضربان قلب چگونه آغاز و پخش میشود، و چرخه قلبی چگونه سازماندهی میشود؟
- برونده قلبی چگونه برای تطابق با نیازهای متغیر بدن تنظیم میشود؟
- چرا گردش خون دوتایی در پرندگان و پستانداران تکامل یافت، و چه مزیتی به آنها میدهد؟
Key theories
- رابطه فرانک-استارلینگ
- نیروی انقباض قلبی با میزان پر شدن قلب افزایش مییابد، بنابراین در محدودهای مشخص، قلب به طور خودکار حجم خونی را که به آن بازگردانده شده است پمپ میکند و برونده را با بازگشت وریدی مطابقت میدهد.
- منشأ میوژنیک ضربان قلب
- در قلب مهرهداران، ریتم در سلولهای عضلانی ضربانساز تخصصی به جای اعصاب ایجاد میشود، و ایمپالس از طریق عضله قلب پخش میشود تا انقباض را هماهنگ کند، با ورودی عصبی و هورمونی که سرعت و نیرو را تعدیل میکند.
Mechanisms
دستگاههای بسته خون را در رگها محصور میکنند و میتوانند فشارهای بالا و کنترل دقیق توزیع را حفظ کنند، در حالی که دستگاههای باز بافتها را در همولنف با فشار کمتر غوطهور میسازند. قلب مهرهداران به صورت میوژنیک میتپد: سلولهای ضربانساز به طور خودبهخودی دپولاریزه میشوند و ایمپالس از طریق بافت هدایتی و عضله پخش میشود و چرخه قلبی هماهنگ پر شدن و تخلیه را تولید میکند. حجم ضربهای توسط پر شدن (مکانیسم فرانک-استارلینگ) و قابلیت انقباض تعیین میشود، و ضربان قلب توسط ورودی خودمختار و هورمونی، بنابراین برونده قلبی برابر با حاصلضرب آنها است. سرخرگها، سرخرگچهها، مویرگها و سیاهرگها در مقاومت و انعطافپذیری برای تنظیم فشار و توزیع جریان متفاوت هستند، و مدار تکی ماهی، قلبهای میانی دوزیستان و خزندگان، و گردش خون دوتایی کاملاً تقسیمشده پرندگان و پستانداران راهحلهای متوالی را نشان میدهند که با تبادل گاز و نیاز متابولیکی مطابقت دارند.
Clinical relevance
فیزیولوژی مقایسهای قلب، از جمله برادیکاردی شدید حیوانات غواص و بروندههای بالای اندوترمهای کوچک، اصول پشت عملکرد قلبی عروقی و تنظیم آن را روشن میکند. این مدخل یک ماده مرجع آموزشی است و نه راهنمایی پزشکی.
History
اثبات گردش خون توسط ویلیام هاروی در سال ۱۶۲۸، فیزیولوژی قلبی عروقی را بنیان نهاد، و فرانک و استارلینگ بعدها اساس طول-کشش برونده قلبی را تعیین کردند. فیزیولوژی مقایسهای این اصول را در تنوع قلبها و مدارهای حیوانات گسترش داد و طراحی گردش خون را به اندازه بدن، سبک زندگی و استراتژی تنفسی مرتبط ساخت.
Key figures
- William Harvey
- Otto Frank
- Ernest Starling
- Knut Schmidt-Nielsen
Related topics
Seminal works
- hill2016
- randall2002
- schmidtnielsen1997
Frequently asked questions
- تفاوت بین گردش خون باز و بسته چیست؟
- در دستگاههای بسته، خون در رگها باقی میماند و از طریق آنها به قلب بازمیگردد؛ در دستگاههای باز، پمپ همولنف را به فضاهای بدن تخلیه میکند که بافتها را مستقیماً غوطهور میسازد قبل از اینکه دوباره تخلیه شود.
- مکانیسم فرانک-استارلینگ چیست؟
- این تمایل قلب است که وقتی بیشتر پر میشود، با نیروی بیشتری منقبض شود، به طوری که تقریباً به همان اندازه خونی که دریافت میکند، بدون نیاز به کنترل خارجی، پمپ کند.