CIRKULACE
 Zajištění transportu a oběhu látek/živin, energie, tepla, regulačních informací,
kontakt mezi buňkami/tkáněmi/orgány, hydrostatická funkce
 Nezbytné u mnohobuněčných, zvyšující se nároky s rostoucí složitostí
organismů (strukturní i regulační)
- gastrovaskulární cirkulace (Porifera, Cnidaria, Ctenophora, někteří
Plathelminets) + archeocyty (Porifera)
- vývoj cévních soustav, lakuny, siny, cévy, s rostoucí složitostí požadavky
na specializované pumpy = srdce
- otevřené cévní soustavy (primitivnější, od Arthropoda výše)
- uzavřené cévní soustavy (pokročilejší)
srdce jako středobod
cévního systému
směr pumpování krve
descedens - sestupnýascedens - vzestupný
prekardinální- postkardinálníkraniální
konec tělní osa kaudální konec
anterior posterior
arterie veny
sinistra x dextra
vlevo x vpravo
KARDIOVASKULÁRNÍ SYSTÉM
Terminologie cév vychází z jejich polohy vůči srdci, funkce, a orgánů které spojují
Otevřená cévní soustava
 Nosné médium – Hemolymfa (jediná tělní tekutina, analogie s krví/tkáňovým mokem,
buňky - hemocyty)
 Pohyb zajištěn srdcem, distribuce různě vyvinutými cévami, lakunami, siny
 Složitost a struktura v korelaci s vývojem dýchací soustavy, často pomocná
srdce/pulsující orgány
- nižší korýši, redukce, Cladocera jen srdce, Copepoda bez srdce
- vyšší korýši (žábra) a pavoukovci (plicní vaky) dobře vyvinuté cévy
- hmyz s trachejemi, cévy značně redukované
Rozdíly proti uzavřené cévní soustavě
o Malý rozdíl mezi systolickým a diastolickým tlakem
o Malý periferní odpor, malá srdeční aktivita i výkon
o Proudění hemolymfy není plynulé
o Menší celková plocha styku tkání a hemolymfy = horší podmínky pro výměnu látek
o Celkově transport méně energeticky náročný, ale také o to méně výkonný
Nejdokonalejší cévní systém u bezobratlých s téměř uzavřenou cévní soustavou mají hlavonožci
Další příklady otevřených
cévních soustav
Uzavřená cévní soustava
- Oddělení tkáňového moku (tekutina tvořící prostředí buněk) od krve uzavřené v síti cév
- Krev nekomunikuje s buňkami v tkáních přímo, ale přes stěny kapilár (tvořeno buňkami endotelu)
=> systém vyžaduje relativně velký tlak => výkonná pumpa / SRDCE
- Výjimka kroužkovci a pásnice – kontrakce větších cév
- Dokonale uzavřená cévní soustava – OBRATLOVCI, první kopinatec
(srdce není, stažitelné orgány na bázi žaberních cév)
- Tendence oddělit odkysličenou od okysličené krve – dva okruhy malý plicní a velký tělní,
požadavky na 4dílné srdce (ptáci & savci)
Velikost srdce se odvíjí od způsobu života organismu a aktivity jedince
- aktivnější, větší požadavky na cirkulaci => větší a výkonnější srdce
Srdeční automacie
- rytmické stahy – systoly a uvolnění/klid - diastoly
Neurogenní srdce – podobné kosternímu svalu, aktivace vnější, nervová stimulace
(korýši, pavoukovci, některý hmyz, lymfatická srdce obojživelníků a ryb)
Myogenní srdce – pacemaker (udavatel rytmu) a automacie
(pláštěnci, plži, některý hmyz a obratlovci), i myogenní srdce ale podléhají hormonální
a nervové regulaci.
Tepová frekvence u obratlovců klesá s rostoucí velikostí,
nižší frekvence = bradykardie
vyšší frekvence = tachykardie
Srdce savců
(poloměsíčité)
(mitrální)
Elektrická aktivita srdce
Srdeční převodní soustava
- specializovaná svalová vlákna schopná generovat a vést vzruch, stažitelnost ale omezená
- Nejsou motorické jednotky -> odpověď vše nebo nic
- Nelze téměř regulovat sílu stahu, není sumace jak u kosterního
ochrana před tetanickým sevřením a snížení rizika fibrilací (velmi rychlé a chaotické povrchní stahy)
Myokard – srdeční sval
1. Dráždivost – vše nebo nic
2. Automacie (myogenní a neurogenní kontrola)
3. Rytmicita
4. Vodivost – gap junctions (nexus) – syncitium
5. Neunavitelnost
Savčí a ptačí srdce – vazivo (nevodivé) mezi
předsíněmi a komorami
=> atrioventrikulární uzel + Hisův svazek
Elektrokardiogram – sledování průběhu stahu a diagnostika/lokalizace poruch
(Elektrokardiografie –EKG) (ischemické oblasti, infarkt. ložiska )
Distribuce krve u člověka (v klidu)
Minutový srdeční výdej (MSV)
Velký oběh – rozděleno do tkání a orgánů
Malý plicní oběh – 100%
Rozdíly mezi plicním
a systémovým tlakem
u různých obratlovců
Distribuce krve
Struktura arterií a vén, velmi podobná
- Arterie k danému průměru silnější stěna + více elastické tkáně –> odolávají větším tlakům,
pružníkový efekt –> kontinuální proudění
- Vény (kapacitní cévy, reservoár), velké vény mají chlopně – bránění zpětnému toku krve
- Arterioly – velký podíl na periferním odporu (odporové cévy), vazomotorické řízení:
vazodilatace x vazokonstrikce (okružní hladká svalovina + prekapilární svěrače)
- Portální oběhové systémy: véna – kapiláry – véna, portálí žíla do jater z trávicího traktu,
kapilární řečiště ledvin, portální oběh adenohypofýzy.
* Zkratky – arteriovenózní anastomózy
*
Tlaky zprostředkovávající výměnu látek mezi cévami a okolím, výměna
tekutin v kapilárách – hydrostatický x onkotický (osmotický tlak bílkovin) tlak
~10%
~90%
Fetální oběh plodu
- Plicní oběh je uzavřen, plíce nejsou funkční
- Přemostění v srdci – Foramen ovale + ductus arteriosus
- Při narození, první nádech -> nárůst tlaku v plicích => změna tlaku v levé předsíni
=> uzavření Foramen ovale, zámik ductus arteriosus => kompletně oddělené oběhy
Fetální oběh
Dospělý oběh
Řízení krevního oběhu
Hormonálně: Muscarinové receptory – acetylcholin
Adrenergní receptory – adrenalin / noradrenalin
(epinefrin / norepinefrin)
Frekvence srdečního tepu a regulace srdečního výkonu
Frekvence je relativně stálá, druhově specifická, u teplokrevných koreluje s velikostí těla*
a stupněm ontogenetického vývoje. Menší vyšší frekvence, než větší, mláďata větší frekvence
než dospělí. U živočichů s proměnlivou teplotou těla, je frekvence celkově nižší**
Frekvence závisí i na aktivitě organismu, jeho trénovanosti, tělesné teplotě
Výkon srdce – minutový srdeční výkon (MSV) = tepový objem x minutová frekvence
(u člověka v klidu ~ 5L, při vysoké aktivitě až ~ 30L, tep až 220/minutu)
Regulace – nervová (vegetativní nervstvo), humorální, celulární (buněčná) ***
* rejsci, kolibříci, malí netopýři,… > 600-1000 tepů za minutu; kytovci < 30 tepů za minutu
** hibernanti hlavně celkovou průměrnou, série tepů
*** Starlingův zákon, čím víc se svalová vlákna natáhnou (diastola), tím větší silou
se stáhnou (systola) => zvýšení jednotkového objemu vede k silnější kontrakci
/ vyšší systolický výdej
Krevní tlak
- Tlak na stěny cév (myšlen ve velkých tepnách, blízko srdce)
- Má zásadní vliv na distribuci látek/živin (živiny, kyslík, metabolity, teplo..)
Vyšší tlak => účinnější transport (zvyšování při námaze, potřeba větší látkové výměny)
- Regulován
- Srdečním výkonem/frekvencí (srdce může až téměř zdvojnásobit jednotkový objem)
- Světlostí cév/periferním odporem
- S věkem se mění : snížení elasticity cév, snížení jejich průsvitu (aterosklerotické změny)*
snížením výkonu srdce (např. ischemie a její následky) => pozitivní zpětná vazba)
- Význam i objem krve / tekutin
- Změny hlavně pod kontrolou recepce baroreceptorů a chemoreceptorů
* Zejména lidoopi, sudokopytníci, hlodavci odolní (úloha věku?)
Myogenní
autoregulace
Napětí cévní stěny aktivuje kationtové kanály depolarizace
- vazokonstrikce
Metabolická Produkty metabolizmu vyvolávají vazodilataci
(CO2, AMP, ADP, H+, kyselina mléčná)
„shear“ dependentní
(„tření/smýkání“ krve o endotel)
Vazodilatace zprostředkovaná působením NO, který se
tvoří v cévním endotelu
Nervová
•Sympatické vazokonstrikční nervy ve většině tkání
•Parasympatické vazodilatační nervy v sekrečních a
spongiformních tkáních
Humorální •Vazokonstrikční účinek angiotensinu II, noradrenalinu,
vazopresinu, serotoninu
•Vazodilatační účinek ANP, histaminu, mediátorů zánětu
Fyzikální Teplota, zvýšení vede k vazodilataci
Regulace cévního průtoku
Vazodilatace Vazokonstrikce
Stimulací tvorby
cGMP
Stimulací tvorby
cAMP
Inhibicí tvorby
cAMP
Stimulací tvorby IP3
NO
ANP(atriální
natriuretický peptid)
adenosin A2
histamin H2
adrenalin b2
VIP
serotonin
adrenalin a2
angiotensin II
serotonin
adrenalin a1
vazopresin
cGMP a cAMP v hladkém svalu stimuluje
Ca2+ pumpu sarkoplazmatického retikula
pokles koncentrace Ca2+ v buňce
Pomalejší
„odklízení“ Ca2+
IP3 uvolňuje Ca2+ ze
sarkoplazmatického
retikula
Regulace tlaku v cévách
Podíl parasympatické
a sympatické regulace
srdečního tepu
Časová dynamika
zapojení jednotlivých
regulátorů a senzorů
při odpovědi na změnu
krevního tlaku
Úloha jednotlivých regulátorů a receptorů
při odpovědi na změnu krevního tlaku
Lymfatický (mízní) systém
 Cévní systém stahující mízu/lymfu z tkáňového moku do krevního řečiště (drenáž)
 Mízní kapiláry (slepé, téměř ve všech tkáních), mízní cévy, mízovody,
vyústění do vén v oblasti krku
 Stěny cév velmi propustné (i proteiny), tkáňový mok nasáván vlastním tlakem
tkáňové tekutiny
 Zpětnému toku brání chlopně, tok podporován pohybem
 Složení podobné krevní plazmě, avšak menší množství proteinů
 Transport živin z tenkého střeva
 Přítomny lymfocyty a monocyty
 Lymfatické (mízní) uzliny + slezina – filtrace mízy, akumulace buněk imunitního systému
(viz. Imunitní systém)
U některých druhů - mízní srdce – úhoři, obojživelnící, plazi
- pulzující uzliny – vrubozobí, pštrosovití