Dolaşım Sistemleri ve Kalp
Hayvanların kanı veya hemolenfi vücutlarında nasıl dolaştırdığı ve kalplerin dokuların taleplerine uygun dağıtımı sağlayan basınç ve akışı nasıl ürettiği incelenmektedir.
Tanım
Dolaşım sistemi, gazları, besin maddelerini, atıkları, hormonları ve ısıyı bir hayvanın vücudunda taşıyan pompa, sıvı ve damarların düzenlenmesidir; kalp ise bu akışı sağlayan basıncı üreten ritmik kasılmalara sahip kaslı bir pompadır.
Kapsam
Bu konu, iç taşınımın karşılaştırmalı fizyolojisini kapsamaktadır: açık ve kapalı dolaşım sistemleri, tekli ve çiftli dolaşım devreleri, omurgalı ve omurgasız kalplerin yapısı ve elektriksel aktivitesi, kardiyak döngü ile kalp debisi ve kan basıncının düzenlenmesi. Damar direnci ve kapasitansının akışı nasıl dağıttığı ve dolaşımın vücut büyüklüğü, aktivite ve solunum stratejisine nasıl uyum sağladığı ele alınmaktadır. Kapsam, klinik olmaktan ziyade karşılaştırmalı ve mekanistik bir yaklaşıma sahiptir.
Temel sorular
- Açık ve kapalı dolaşım sistemlerini birbirinden ayıran nedir ve bunların avantajları ile dezavantajları nelerdir?
- Kalp atışı nasıl başlar ve yayılır, kardiyak döngü nasıl organize edilir?
- Kalp debisi, vücudun değişen ihtiyaçlarına uyum sağlamak için nasıl düzenlenir?
- Kuşlarda ve memelilerde çift dolaşım neden evrimleşmiştir ve bu ne gibi bir avantaj sağlamaktadır?
Temel kuramlar
- Frank–Starling relationship
- Kardiyak kasılma kuvveti, kalbin doluluk derecesiyle artmaktadır; bu nedenle, belirli sınırlar içinde kalp, kendisine geri dönen kan hacmini otomatik olarak pompalar ve debiyi venöz dönüşe uyarlar.
- Myogenic origin of the heartbeat
- Omurgalı kalplerinde ritim, sinirlerden ziyade özelleşmiş kalp pili kas hücreleri içinde ortaya çıkmaktadır ve impuls, kasılmayı koordine etmek için kalp kası boyunca yayılır; sinirsel ve hormonal girdiler ise hızı ve kuvveti modüle etmektedir.
Mekanizmalar
Kapalı sistemler kanı damarlarla sınırlar ve yüksek basınçları ile dağıtımın hassas kontrolünü sürdürebilirken, açık sistemler dokuları daha düşük basınçta hemolenf ile yıkar. Omurgalı kalpleri miyojenik olarak atmaktadır: kalp pili hücreleri kendiliğinden depolarize olur ve impuls, iletken doku ve kas boyunca yayılarak dolum ve ejeksiyonun koordineli kardiyak döngüsünü üretir. Atım hacmi dolum (Frank–Starling mekanizması) ve kasılabilirlik ile, kalp hızı ise otonom ve hormonal girdilerle belirlenir; dolayısıyla kalp debisi bunların çarpımına eşittir. Atardamarlar, arteriyoller, kılcal damarlar ve toplardamarlar, basıncı düzenlemek ve akışı dağıtmak için direnç ve uyum açısından farklılık göstermektedir; balıkların tekli dolaşım devresi, amfibi ve sürüngenlerin ara kalpleri ile kuşlar ve memelilerin tamamen ayrılmış çiftli dolaşımı, gaz değişimi ve metabolik talebe uygun ardışık çözümleri temsil etmektedir.
Klinik önem
Dalgıç hayvanların aşırı bradikardisi ve küçük endotermlerin yüksek debileri de dahil olmak üzere karşılaştırmalı kardiyak fizyoloji, kardiyovasküler performansın ve düzenlenmesinin arkasındaki ilkeleri aydınlatmaktadır. Bu madde, eğitim amaçlı bir referans materyali olup tıbbi bir rehberlik niteliği taşımamaktadır.
Tarihçe
William Harvey'in 1628'de kan dolaşımını göstermesi kardiyovasküler fizyolojinin temelini atmış, Frank ve Starling ise daha sonra kalp debisinin uzunluk-gerilim temelini belirlemiştir. Karşılaştırmalı fizyoloji, bu ilkeleri hayvan kalplerinin ve dolaşım sistemlerinin çeşitliliğine yayarak, dolaşım tasarımını vücut büyüklüğü, yaşam tarzı ve solunum stratejisiyle ilişkilendirmiştir.
Öne çıkan isimler
- William Harvey
- Otto Frank
- Ernest Starling
- Knut Schmidt-Nielsen
İlgili konular
Temel eserler
- hill2016
- randall2002
- schmidtnielsen1997
Sıkça sorulan sorular
- Açık ve kapalı dolaşım arasındaki fark nedir?
- Kapalı sistemlerde kan damarlar içinde kalır ve onlar aracılığıyla kalbe geri döner; açık sistemlerde ise pompa, hemolenfi dokuları doğrudan yıkayan vücut boşluklarına boşaltır ve ardından hemolenf geri süzülür.
- Frank–Starling mekanizması nedir?
- Bu, kalbin daha fazla dolduğunda daha güçlü kasılma eğilimidir, böylece dış kontrole ihtiyaç duymadan aldığı kadar kanı yaklaşık olarak pompalamasını sağlar.