ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΑΝΘΡΩΠΟΥ

ΧΑΡΟΚΟΠΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΟΙΚΙΑΚΗΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ & ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΑΝΘΡΩΠΟΥ Δρ. Νίκος Γιαννακούρης ΑΘΗΝΑ 2008

Κεφάλαιο 1: Κυκλοφορικό Σύστημα ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ 1 1.1. ΓΕΝΙΚΑ Όλα τα κύτταρα του σώματός μας περιβάλλονται από το υγρό των ιστών. Από αυτό προσλαμβάνουν οξυγόνο και θρεπτικά συστατικά (αμινοξέα, γλυκόζη, κ.λ.π.), που βρίσκονται διαλυμένα και εισέρχονται στο κύτταρο με διάχυση, και εκεί διοχετεύονται από τον ενδοκυττάριο χώρο τα άχρηστα προϊόντα του μεταβολισμού, όπως το διοξείδιο του άνθρακα. Στους πολυκύτταρους ζωικούς οργανισμούς το κυκλοφορικό σύστημα εξυπηρετεί τη γρήγορη μεταφορά των μορίων σε μακρινές αποστάσεις που εκτείνονται είτε ανάμεσα στα εσωτερικά κύτταρα και την επιφάνεια του σώματος, είτε ανάμεσα σε διάφορους εξειδικευμένους ιστούς και ζωτικά όργανα. Το αίμα μεταφέρει προς όλα τα σημεία του σώματος το Ο 2 και τα θρεπτικά συστατικά που πρόκειται να παραλάβουν τα κύτταρα, απομακρύνοντας ταυτόχρονα τα άχρηστα προϊόντα του μεταβολισμού τους. Το αίμα ρέει μέσα σε ένα κλειστό σύστημα αλληλοσυνδεόμενων σωλήνων, τα αιμοφόρα αγγεία, ακολουθώντας μία προκαθορισμένη κυκλική διαδρομή. Ανάμεσα στην κυκλική αυτή διαδρομή παρεμβάλλεται η καρδιά, η οποία λειτουργεί ως αντλία προώθησης του αίματος στα αγγεία. Η κυκλοφορία του αίματος είναι τόσο σημαντική ώστε, αν η καρδία σταματήσει να κτυπά για λίγα μόνο λεπτά θα επέλθει ο θάνατος. 1.2. ΤΟ ΚΑΡΔΙΑΓΓΕΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Η καρδιά και τα αιμοφόρα αγγεία μαζί ονομάζονται καρδιαγγειακό σύστημα. Τα αιμοφόρα αγγεία μέσω των οποίων γίνεται η κυκλοφορία του αίματος διακρίνονται σε: Αρτηρίες, που απάγουν, με συνεχείς διακλαδώσεις, το αίμα από την καρδιά προς τους ιστούς των διαφόρων οργάνων, Φλέβες, που επαναφέρουν το αίμα από τους διάφορους ιστούς στην καρδιά, Τριχοειδή, που παρεμβάλλονται μεταξύ των αρτηριών και των φλεβών και μέσω του τοιχώματός τους γίνεται η ανταλλαγή θρεπτικών συστατικών, αερίων και άχρηστων προϊόντων μεταβολισμού μεταξύ αίματος και υγρού των ιστών (εικ. 1.1). Οι αρτηρίες που εκφύονται από την καρδιά είναι μεγάλης διαμέτρου ελαστικά αγγεία με παχιά τοιχώματα, οι οποίες καθώς διακλαδίζονται μικραίνουν ολοένα σε διάμετρο μέχρις ότου μεταπέσουν σταδιακά στα αρτηρίδια, που είναι οι μικρότεροι σε διάμετρο κλάδοι του αρτηριακού συστήματος. Το τοίχωμα των αρτηριών αποτελείται από μια εσωτερική λεπτή στιβάδα απoπλατυσμένων επιθηλιακών κυττάρων (μονόστιβο πλακώδες επιθήλιο) που ονομάζεται ενδοθήλιο. Το ενδοθήλιο περιβάλλεται από έναν ενδιάμεσο παχύ χιτώνα από ελαστικό και λείο μυϊκό ιστό (μέσος χιτώνας), εξωτερικά του οποίου βρίσκεται μία στιβάδα ινώδους συνδετικού ιστού (έξω χιτώνας). 1

Κεφάλαιο 1: Κυκλοφορικό Σύστημα Εικόνα 1.1 : Τα είδη των αιμοφόρων αγγείων Το αίμα διοχετεύεται μέσω των αρτηριδίων στα τριχοειδή αγγεία (δίκτυο τριχοειδών). Τα αγγεία αυτά είναι εξαιρετικά στενοί μικροσκοπικοί σωλήνες με τοιχώματα πάχους ενός μόνο κυττάρου (ενδοθήλιο). Μέσω του τοιχώματος των τριχοειδών επιτυγχάνεται ο μοναδικός σκοπός της κυκλοφορίας, δηλαδή μόνον εκεί αποδίδονται θρεπτικά συστατικά και Ο 2 και παραλαμβάνονται τα άχρηστα προϊόντα του μεταβολισμού και άλλες ουσίες που παράγονται από τα κατά τόπους όργανα. Πολλά τριχοειδή συγκλίνουν και σχηματίζουν τα φλεβίδια, κι αυτά με τη σειρά τους συγκλίνουν σχηματίζοντας ολοένα και μεγαλύτερης διαμέτρου αγγεία, τις φλέβες, που επαναφέρουν το αίμα στην καρδιά. Κατά μήκος των μεγάλων φλεβών κατά διαστήματα υπάρχουν βαλβίδες που εμποδίζουν την παλινδρόμηση του αίματος. Οι φλέβες έχουν λεπτότερο τοίχωμα από τις αρτηρίες και η χωρητικότητά τους είναι περίπου 24 φορές μεγαλύτερη από τη χωρητικότητα των αρτηριών. Από αυτή την άποψη οι φλέβες χαρακτηρίζονται ως δεξαμενές αίματος χαμηλής πίεσης. 1.3. Η ΚΑΡΔΙΑ ΚΑΙ Η ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ ΤΟΥ ΑΙΜΑΤΟΣ 1.3.1. Καρδιά: Θέση κατασκευή Η καρδιά είναι ένα κοίλο μυώδες όργανο σχήματος ανεστραμμένου κώνου, με μέγεθος όσο περίπου αυτό μιας γροθιάς. Βρίσκεται στη θωρακική κοιλότητα, πίσω από το στέρνο, μεταξύ των πνευμόνων και περισσότερο προς τα αριστερά. Το τοίχωμά της, το μυοκάρδιο, αποτελείται από ειδική κατηγορία μυϊκού ιστού, τον καρδιακό μυϊκό ιστό. Το μυοκάρδιο επαλείφεται εσωτερικά από ειδικό τύπο επιθηλίου, το ενδοκάρδιο, ενώ εξωτερικά περιβάλλεται από ένα χιτώνα που σχηματίζουν δύο πέταλα ορογόνου (συνδετικός ιστός), το περικάρδιο. Μεταξύ των δύο πετάλων (περικαρδιακή κοιλότητα) υπάρχει λεπτή στιβάδα υγρού, η οποία επιτρέπει την ολίσθηση της καρδιάς εξουδετερώνοντας τις τριβές κατά τις κινήσεις της. 2

Κεφάλαιο 1: Κυκλοφορικό Σύστημα Η καρδιά χωρίζεται εσωτερικά με ένα κάθετο ινομυώδες διάφραγμα σε δύο κοιλότητες που δεν επικοινωνούν μεταξύ τους, τη δεξιά και την αριστερή καρδιά. Κάθε κοιλότητα χωρίζεται με ένα οριζόντιο διάφραγμα σε δύο επιμέρους κοιλότητες, από τις οποίες η μικρότερη προς τα επάνω, και με λεπτότερα τοιχώματα, ονομάζεται κόλπος, ενώ η μεγαλύτερη προς τα κάτω, και με παχύτερα τοιχώματα, ονομάζεται κοιλία. Στην πραγματικότητα, δηλαδή, η καρδιά αποτελείται από 4 κοιλότητες που λειτουργούν ως ξεχωριστές αντλίες: δύο προαντλίες, ο αριστερός και ο δεξιός κόλπος, και δύο προωθητικές αντλίες, η αριστερή και η δεξιά κοιλία (εικ. 1.2). Εικόνα 1.2 : Διαγραμματική απεικόνιση και τομή της καρδιάς. Τα βέλη δείχνουν την κατεύθυνση της ροής του αίματος. Οι δεξιές καρδιακές κοιλότητες δεν επικοινωνούν με τις αριστερές κοιλότητες και το αίμα τους δεν αναμειγνύεται (δηλαδή, ο δεξιός κόλπος δεν επικοινωνεί με τον αριστερό κόλπο και η δεξιά κοιλία δεν επικοινωνεί με την αριστερή κοιλία) Αντίθετα, κάθε κόλπος επικοινωνεί με τη σύστοιχη κοιλία μέσω ενός στομίου που φράσσεται με βαλβίδα (κολποκοιλιακές βαλβίδες). Η ανατομική διάταξη των κολποκοιλιακών βαλβίδων είναι τέτοια ώστε η ροή του αίματος επιτρέπεται από τους κόλπους στις κοιλίες, αλλά όχι αντίστροφα. Η βαλβίδα με την οποία φράσσεται το στόμιο επικοινωνίας μεταξύ δεξιού κόλπου και δεξιάς κοιλίας λέγεται τριγλώχινα, επειδή παρουσιάζει τρεις γλώσσες που εφαρμόζουν τελείως όταν κλείνει η βαλβίδα. Η αριστερή κολποκοιλιακή βαλβίδα ονομάζεται διγλώχινα (έχει δύο γλώσσες που εφαρμόζουν) ή μιτροειδής, γιατί μοιάζει με τη μίτρα των καθολικών επισκόπων (εικ. 1.2). Εκτός από τις κολποκοιλιακές βαλβίδες η καρδιά είναι εφοδιασμένη με δύο ακόμη βαλβίδες που ονομάζονται μηνοειδείς. Από αυτές, η μία φράζει το στόμιο της πνευμονικής αρτηρίας που εκφύεται από τη βάση της δεξιάς κοιλίας (πνευμονική βαλβίδα), ενώ η άλλη το στόμιο της αορτής που εκφύεται από την αριστερή κοιλία (αορτική βαλβίδα). Οι βαλβίδες αυτές επιτρέπουν στο αίμα να ρέει μέσα στις αρτηρίες κατά την κοιλιακή συστολή, αλλά εμποδίζουν το αίμα να κινείται στην αντίθετη κατεύθυνση κατά την κοιλιακή χάλαση. Οι μηνοειδείς βαλβίδες, όπως και οι κολποκοιλιακές, λειτουργούν κατά έναν εντελώς παθητικό τρόπο. Το αν είναι ανοικτές ή κλειστές εξαρτάται από τη διαφορά πίεσης ανάμεσα στις δύο πλευρές τους. 3

Κεφάλαιο 1: Κυκλοφορικό Σύστημα Η αορτή που εκφύεται από την αριστερή κοιλία της καρδιάς είναι η μεγαλύτερη αρτηρία του σώματος. Από το αρχικό τμήμα της αορτής, που ονομάζεται ανιούσα αορτή, εκφύονται οι δύο στεφανιαίες αρτηρίες (δεξιά και αριστερή) που αιματώνουν την καρδιά (εικ. 1.2). Τα μυοκαρδιακά κύτταρα, δηλαδή, δεν αιματώνονται από το αίμα που φτάνει στο εσωτερικό της καρδιάς, αλλά μέσω των στεφανιαίων αρτηριών. Η στένωση του αυλού των αρτηριών αυτών από σπασμό ή από αρτηριοσκλήρυνση προκαλεί τη στηθάγχη, που συνοδεύεται από έντονο πόνο, ενώ το φράξιμο του αυλού, συνήθως από θρόμβο αίματος, προκαλεί το έμφραγμα του μυοκαρδίου. Ανάλογα με την περιοχή, της οποίας η αιμάτωση εμποδίστηκε, το έμφραγμα μπορεί να είναι θανατηφόρο ή όχι. Μετά την ανιούσα αορτή, η αορτή φέρεται προς τα αριστερά και πίσω σχηματίζοντας το αορτικό τόξο (εικ. 1.2). Η αορτή διακλαδίζεται σε μικρότερες αρτηρίες που στέλνουν το αίμα σε όλα τα σημεία του σώματος. 1.3.2. Κίνηση του αίματος μέσα στην καρδιά Πνευμονική & Συστηματική κυκλοφορία Έχοντας ολοκληρώσει την ανατομική περιγραφή της καρδιάς, μπορούμε τώρα να περιγράψουμε τη διαδρομή του αίματος μέσα από αυτή και τα αγγεία (εικ. 1.2): Στο δεξιό κόλπο χύνεται όλο το φλεβικό αίμα του ανθρώπινου σώματος, που φτάνει σε αυτόν με την άνω κοίλη και την κάτω κοίλη φλέβα (εικ. 1.2), αλλά και το φλεβικό αίμα της ίδιας της καρδιάς μέσω ξεχωριστής φλέβας. Ο δεξιός κόλπος στέλνει το αίμα μέσω της δεξιάς κολποκοιλιακής βαλβίδας (τριγλώχινας) στη δεξιά κοιλία. Η δεξιά κοιλία στέλνει το αίμα διαμέσου της πνευμονικής βαλβίδας στην πνευμονική αρτηρία, μέσω της οποίας το αίμα κατευθύνεται προς τους πνεύμονες. Παρατηρείστε ότι η πνευμονική αρτηρία αποτελεί εξαίρεση από τις άλλες αρτηρίες γιατί περιέχει φλεβικό αίμα πλούσιο σε CO2. Καθώς το αίμα ρέει μέσα από τα πνευμονικά τριχοειδή απαλλάσσεται από την περίσσεια του CO 2 και εμπλουτίζεται με Ο 2 (βλ. αναπνευστικό σύστημα). Το αίμα επιστρέφει οξυγονωμένο στην καρδιά μέσω των πνευμονικών φλεβών (δύο δεξιών και δύο αριστερών) και χύνεται στον αριστερό κόλπο. Και οι πνευμονικές φλέβες αποτελούν εξαίρεση από τις άλλες φλέβες αφού περιέχουν οξυγονωμένο αίμα. Η κίνηση του αίματος από τη δεξιά κοιλία της καρδιάς στους πνεύμονες και από εκεί πίσω στον αριστερό κόλπο αποτελεί τη μικρή ή πνευμονική κυκλοφορία (εικ.1.3). Από τον αριστερό κόλπο το αίμα φέρεται μέσω της αριστερής κολποκοιλιακής βαλβίδας (μιτροειδής) στην αριστερή κοιλία. Η αριστερή κοιλία στέλνει το αίμα διαμέσου της αορτικής βαλβίδας στην αορτή, από την οποία μέσω των μεγάλων αρτηριών το αίμα κατευθύνεται προς όλα τα όργανα και τους ιστούς του σώματος. Στα τριχοειδή των διαφόρων ιστών το αίμα ανταλλάσσει το Ο 2 με το CO 2 που παρήγαγαν τα κύτταρα, για να επιστρέψει με τους κλάδους του φλεβικού συστήματος, και τελικά με την άνω και την κάτω κοίλη φλέβα, πίσω στο δεξιό κόλπο της καρδιάς. Η διαδρομή αυτή του αίματος αποτελεί τη μεγάλη ή συστηματική κυκλοφορία (εικ. 1.3). 4

Κεφάλαιο 1: Κυκλοφορικό Σύστημα Βλέπουμε λοιπόν ότι στην καρδιά το φλεβικό αίμα δεν αναμιγνύεται με το αρτηριακό, και ότι προκειμένου το αίμα να περάσει από τη δεξιά στην αριστερή καρδιά πρέπει πρώτα να περάσει από τους πνεύμονες, όπου και οξυγονώνεται. Επομένως, η δεξιά και η αριστερή καρδιά λειτουργούν ως δυο ξεχωριστές αντλίες: η πρώτη ως αντλία προώθησης του αίματος στους πνεύμονες, ενώ η δεύτερη ως αντλία προώθησης του αίματος σε όλα τα υπόλοιπα σημεία του σώματος. Η κίνηση του αίματος στα αγγεία της μικρής και της μεγάλης κυκλοφορίας γίνεται με τις ρυθμικές συσπάσεις της καρδιάς. Σε κάθε συστολή της καρδιάς γίνονται συγχρόνως και η μικρή και η μεγάλη κυκλοφορία. Εικόνα 1.3 : Σχηματική απεικόνιση της μικρής και της μεγάλης κυκλοφορίας του αίματος. 1.3.3. Ο καρδιακός κύκλος Η περίοδος που μεσολαβεί από το τέλος μιας καρδιακής συστολής ως το τέλος της επόμενης ονομάζεται καρδιακός κύκλος. Ο καρδιακός κύκλος, ή παλμός, περιλαμβάνει μία περίοδο συστολής, κατά την οποία το αίμα προωθείται από την καρδιά στις μεγάλες αρτηρίες, και μία περίοδο χάλασης, τη διαστολή, κατά την οποία ο καρδιακός μυς χαλαρώνει και το αίμα επιστρέφει στην καρδιά γεμίζοντας τις καρδιακές κοιλότητες. Όλος ο καρδιακός κύκλος διαρκεί περίπου 0,8 sec όταν η συχνότητα λειτουργίας της καρδιάς είναι 75 παλμοί το λεπτό (0,3 sec περίπου διαρκεί η συστολή και 0,5 sec η διαστολή). Όταν η καρδιά ηρεμεί, δηλαδή στη διαστολή, οι βαλβίδες μεταξύ κόλπων και κοιλιών (κολποκοιλιακές) και αυτές τις πνευμονικής αρτηρίας και της αορτής (μηνοειδείς) είναι 5

Κεφάλαιο 1: Κυκλοφορικό Σύστημα κλειστές. Φλεβικό αίμα εισρέει αργά από τα ανώτερα και τα κατώτερα σημεία του σώματος μέσω της άνω και της κάτω κοίλης φλέβας στο δεξιό κόλπο. Ταυτόχρονα, στον αριστερό κόλπο εισρέει οξυγονωμένο αίμα από τους πνεύμονες μέσω των πνευμονικών φλεβών. Καθώς οι δύο κόλποι γεμίζουν με αίμα η πίεση που ασκείται στα τοιχώματά τους αυξάνεται βαθμιαία, ώσπου σε κάποια φάση του κύκλου γίνεται μεγαλύτερη από την πίεση στις κοιλίες οπότε και ανοίγουν παθητικά οι κολποκοιλιακές βαλβίδες. Οι κοιλίες αρχίζουν τώρα να γεμίζουν με αίμα. Υπό φυσιολογικές συνθήκες, η μεγαλύτερη ποσότητα του αίματος που επιστρέφει στους κόλπους ρέει κατευθείαν από τους κόλπους στις κοιλίες πριν ακόμη οι κόλποι συσταλθούν. Στη φάση αυτή αρχίζει η συστολή. Αρχικά συστέλλονται τα τοιχώματα των δύο κόλπων. Αυτό βοηθάει να προωθηθεί στη δεξιά και στην αριστερή κοιλία επιπλέον ποσότητα αίματος. Οι κοιλίες, που βρίσκονται ακόμη σε χάλαση, περιέχουν ήδη, προ της συστολής των κόλπων, αρκετή ποσότητα αίματος και ως εκ τούτου η συστολή των κόλπων απλώς υποβοηθάει την πλήρωση των κοιλιών με αίμα. Δηλαδή, οι κόλποι λειτουργούν απλά ως προαντλίες που αυξάνουν την αποτελεσματικότητα των κοιλιών ως αντλιών. Στο σημείο αυτό του κύκλου αρχίζει η συστολή των κοιλιών. Καθώς συστέλλεται το μυοκάρδιο των κοιλιών αναπτύσσονται ενδοκοιλιακές πιέσεις, που μόλις ξεπεράσουν εκείνες των κόλπων οδηγούν σε κλείσιμο των κολποκοιλιακών βαλβίδων. Έτσι, εμποδίζεται η παλινδρόμηση του αίματος πίσω στους κόλπους. Σε αυτή τη φάση, και για ένα πολύ μικρό χρονικό διάστημα στη συνέχεια, οι κοιλίες παραμένουν κλειστές προς κάθε κατεύθυνση αφού και οι μηνοειδείς βαλβίδες στην είσοδο της πνευμονικής αρτηρίας και της αορτής είναι κλειστές. Ωστόσο, καθώς τα τοιχώματα των κοιλιών συνεχίζουν να συστέλλονται η πίεση μέσα στις κοιλίες εξακολουθεί να αυξάνει, μέχρις ότου φτάνει κάποια στιγμή που η πίεση στη δεξιά κοιλία γίνεται μεγαλύτερη από αυτή της πνευμονικής αρτηρίας και η πίεση στην αριστερή κοιλία μεγαλύτερη από εκείνη της αορτής. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα τη διάνοιξη των μηνοειδών βαλβίδων και την απότομη εισροή του αίματος στις μεγάλες αρτηρίες. Οι κοιλίες στη συνέχεια χαλαρώνουν και ακολουθεί η φάση ηρεμίας της καρδιάς. Το χρονικό αυτό διάστημα λέγεται καρδιακή παύλα. Κατά το στάδιο αυτό συγκλίνουν οι μηνοειδείς βαλβίδες, για να ακολουθήσει η διάνοιξη των κολποκοιλιακών βαλβίδων, και να αρχίσει έτσι ένας νέος καρδιακός παλμός. 1.3.4. Καρδιακοί ήχοι Στη διάρκεια του καρδιακού κύκλου το κλείσιμο των κολποκοιλακών και των μηνοειδών βαλβίδες προκαλεί, λόγω δονήσεων, την παραγωγή ήχων. Οι ήχοι αυτοί γίνονται αντιληπτοί κατά την ακρόαση της καρδιάς με στηθοσκόπιο. Λίγο μετά την έναρξη της συστολής των κοιλιών γίνεται αντιληπτός ο ήχος που προκαλείται από το κλείσιμο των κολποκοιλακών βαλβίδων. Η δόνηση είναι χαμηλότονη και σχετικά μακρόσυρτη και είναι γνωστή ως πρώτος καρδιακός ήχος. Όταν στην αρχή της διαστολής των κοιλιών κλείνουν η πνευμονική και η αορτική βαλβίδα ακούγεται ένας σχετικά ταχύς μεταλλικός ήχος, που είναι γνωστός ως δεύτερος καρδιακός ήχος. Κάθε βλάβη των βαλβίδων τείνει να προκαλέσει ανεπάρκεια στη λειτουργία τους με επακόλουθο μεταβολή στους καρδιακούς ήχους. Για παράδειγμα, οι βαλβίδες της καρδιάς 6

Κεφάλαιο 1: Κυκλοφορικό Σύστημα συχνά προσβάλλονται από ρευματικό πυρετό. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε αλλοίωση των βαλβίδων, με συνέπεια να μην κλείνουν στεγανά και έτσι να γίνεται παλινδρόμηση του αίματος. Καθώς το αίμα παλινδρομεί μέσα από την ανεπαρκή βαλβίδα μπορεί να ακούγεται «φύσημα» στην επιφάνεια του θωρακικού τοιχώματος. Σε άλλες περιπτώσεις μπορεί να παρατηρηθεί στένωση ενός στομίου (π.χ. στένωση μιτροειδούς, αορτικού στομίου, κ.λ.π.) με αποτέλεσμα δυσχέρεια στην προώθηση του αίματος. Οι παθήσεις αυτές των βαλβίδων είναι πολύ σοβαρές. Ασθενείς με τέτοιες σοβαρές βαλβιδικές παθήσεις υπόκεινται σήμερα σε χειρουργική επέμβαση αντικατάστασης των ελαττωματικών βαλβίδων με τεχνητές. 1.3.5. Η γένεση και αγωγή του καρδιακού παλμού Η λειτουργία της καρδιάς χαρακτηρίζεται από τη ρυθμική συστολή του μυοκαρδίου που διασφαλίζει τη συνεχή ροή του αίματος μέσα από τα αγγεία. Η συστολή βασίζεται στη διεγερσιμότητα των καρδιακών μυϊκών ινών και στη μετάδοση του κύματος διέγερσης από τους κόλπους προς τις κοιλίες ώστε να λειτουργεί η καρδιά αποτελεσματικά ως προωθητική αντλία. Για το σκοπό αυτό, η καρδιά είναι εφοδιασμένη με ένα ειδικό σύστημα παραγωγής ρυθμικών ώσεων που άγονται ταχύτατα καθ όλη την έκταση του μυοκαρδίου αλλά με τέτοιο τρόπο, ώστε πρώτα συσπώνται οι κόλποι και ακολούθως οι κοιλίες. Πολλές από τις παθήσεις της καρδιάς, και ειδικά αυτές που χαρακτηρίζονται από καρδιακές αρρυθμίες, οφείλονται σε διαταραχές αυτού του ειδικού συστήματος παραγωγής και αγωγής του ερεθίσματος. Το πρωτογενές ερέθισμα που διεγείρει τη συστολή των κόλπων ξεκινάει από μια ειδική περιοχή του δεξιού κόλπου, κοντά στην εκβολή της άνω κοίλης φλέβας, που ονομάζεται φλεβόκομβος (εικ. 1.4). Οι καρδιακές μυϊκές ίνες της περιοχής του φλεβόκομβου έχουν την ικανότητα αυτοδιέγερσης, δηλαδή μιας διαδικασίας που μπορεί να προκαλέσει αυτόματη ρυθμική συστολή (ο φλεβόκομβος αναφέρεται συχνά και ως ο φυσιολογικός βηματοδότης της καρδιάς). Η διαδικασία αυτή συνεχίζεται αδιάκοπα για όλη τη ζωή του ατόμου εξασφαλίζοντας τη ρυθμική συστολή της καρδιάς με συχνότητα περίπου 72 φορές το λεπτό όταν το άτομο βρίσκεται σε κατάσταση ηρεμίας. Το κύμα διέγερσης απλώνεται ταχύτατα από την περιοχή του φλεβόκομβου σε όλη την έκταση του μυοκαρδίου των κόλπων, προκαλώντας την σχεδόν ταυτόχρονη συστολή των δύο κόλπων. Αντίθετα, η μεταβίβαση της διέγερσης από το φλεβόκομβο στις κοιλίες γίνεται με κάποια χρονική καθυστέρηση μέσω ενός εξειδικευμένου συστήματος αγωγής των ώσεων, που κατά σειρά αποτελείται από τον κολποκοιλιακό κόμβο, το δεμάτιο του Hiss, και τις τελικές του αποσχίσεις τις ίνες του Purkinje. Δηλαδή, το σύστημα αγωγής είναι κατά τέτοιο τρόπο οργανωμένο που η ηλεκτρική διέγερση δεν μεταβιβάζεται πολύ γρήγορα από τους κόλπους στις κοιλίες, δίνοντας έτσι καιρό στους κόλπους να αδειάσουν το περιεχόμενό τους στις κοιλίες πριν αρχίσει η συστολή των κοιλιών (εικ. 1.4). Σκοπός όλων των πιο πάνω ειδικών σχηματισμών, οι οποίοι αποτελούν το σύστημα παραγωγής και αγωγής των διεγέρσεων, είναι ο συντονισμός των μυϊκών διεγέρσεων ώστε να εξασφαλίζεται η ταυτόχρονη ρυθμική συστολή πρώτα των κόλπων και στη συνέχεια των κοιλιών. 7

Κεφάλαιο 1: Κυκλοφορικό Σύστημα Εικόνα 1.4 : Το σύστημα παραγωγής και αγωγής της διέγερσης στην καρδιά και η αλληλουχία της καρδιακής διέγερσης. Με μπλε χρώμα σημειώνονται οι περιοχές που βρίσκονται σε σύσπαση. 1.3.6. Το Ηλεκτροκαρδιογράφημα (ΗΚΓ) Κατά την εξάπλωση της ηλεκτρικής διέγερσης στην καρδιά παράγονται ηλεκτρικά ρεύματα, από τα οποία ένα μικρό ποσοστό μεταδίδεται μέχρι την επιφάνεια του σώματος. Τα ηλεκτρικά αυτά ρεύματα, που παράγονται ως αποτέλεσμα των εκπολωτικών διεργασιών της μεμβράνης των κυττάρων του καρδιακού μυός, μπορούν να καταγραφούν σαν μεταβολές με τη βοήθεια του ηλεκτροκαρδιογράφου. Η καταγραφή των ηλεκτρικών δυναμικών που παράγονται από την καρδιά κατά την λειτουργία της είναι το ηλεκτροκαρδιγράφημα (ΗΓΚ). Ο καρδιολόγος, μελετώντας το καρδιογράφημα (εικ. 1.5) μπορεί να βγάλει συμπεράσματα για την καλή λειτουργία, την επάρκεια ή την ακεραιότητα του συστήματος αγωγής της καρδιάς, καθώς και για την κατάσταση του μυοκαρδίου. Σε νοσήματα που προσβάλλουν το μυοκάρδιο είναι πιθανόν να διακόπτεται το κύμα διέγερσης, οπότε μεταβάλλεται ανάλογα και το ηλεκτροκαρδιογράφημα. Για παράδειγμα, σε περιπτώσεις απόφραξης ενός από τους αγγειακούς κλάδους που διοχετεύουν με αίμα το τοίχωμα της ίδιας της καρδιάς (στεφανιαία νόσος), προκαλείται διακοπή της παροχής αίματος στην υποκείμενη περιοχή η οποία «νεκρώνεται». Ακόμη και αν η λειτουργία του υπόλοιπου τμήματος του μυοκαρδίου αρκεί για να καλύψει τις ανάγκες σε αίμα του σώματος, το ΗΚΓ θα αποκαλύψει διακοπή ή απόκλιση από το φυσιολογικό του κύματος διέγερσης. Εικόνα 1.5: Ένα φυσιολογικό ΗΚΓ που αποτελείται από ένα έπαρμα P, ένα σύμπλεγμα QRS και ένα έπαρμα T. Το έπαρμα P προκαλείται από ηλεκτρικά ρεύματα που παράγονται κατά τη συστολή των κόλπων, ενώ το QRS κατά τη συστολή των κοιλιών. Το έπαρμα T προκαλείται από ρεύματα που παράγονται καθώς οι κοιλίες αναλαμβάνουν από τη συστολή. 8

Κεφάλαιο 1: Κυκλοφορικό Σύστημα 1.3.7. Καρδιακός όγκος παλμού Καρδιακή παροχή Καρδιακός όγκος παλμού είναι η ποσότητα αίματος που προωθείται από κάθε κοιλία προς την αντίστοιχη αρτηρία (πνευμονική αορτή) σε κάθε καρδιακή συστολή. Η ποσότητα αυτή είναι περίπου 70 ml αίματος, αν και, κάτω από συνθήκες συμβατές με τη ζωή, μπορεί να ελαττωθεί μέχρι λίγα ml ανά παλμό, ή και να αυξηθεί έως το διπλάσιο σε φυσιολογικές καρδιές. Προφανώς, σε κάθε παλμό της καρδιάς ο ίδιος όγκος αίματος εκτοξεύεται από τη δεξιά κοιλία προς την πνευμονική κυκλοφορία, όσο και από την αριστερή κοιλία προς τη συστηματική κυκλοφορία. Λαμβάνοντας υπόψη ότι σε κατάσταση ηρεμίας η καρδιά συσπάται 72 φορές το λεπτό, περίπου, μπορείτε εύκολα να υπολογίσετε την ποσότητα αίματος που προωθεί η καρδιά ανά λεπτό προς τη συστηματική και προς την πνευμονική κυκλοφορία, αντίστοιχα. Με άλλα λόγια μπορείτε να υπολογίσετε τον κατά λεπτό όγκο αίματος (ΚΛΟΑ), ή αλλιώς την καρδιακή παροχή: ΚΛΟΑ = Συχνότητα καρδιακών παλμών (72/min) x Όγκος Παλμού (70 ml) 5.000 ml/min Σε κατάσταση ηρεμίας λοιπόν, περίπου 5 λίτρα αίματος ανά λεπτό στέλνονται από τη δεξιά κοιλία στους πνεύμονες και από την αριστερή κοιλία στη συστηματική κυκλοφορία. Εάν αναλογιστείτε ότι η συνολική ποσότητα αίματος ενός μέσου υγιούς ενήλικα άνδρα είναι περίπου 5 λίτρα, είναι προφανές ότι μέσα σε ένα λεπτό ολόκληρη η ποσότητα αίματος επιστρέφει στην καρδιά και προωθείται από αυτήν. Ο ΚΛΟΑ, πάντως, μεταβάλλεται φυσιολογικά ανάλογα με τις ανάγκες του οργανισμού. Για παράδειγμα, κατά την πολύ έντονη σωματική άσκηση η καρδιακή παροχή μπορεί να αυξηθεί μέχρι και 35 λίτρα ανά λεπτό. Αυτό επιτυγχάνεται εν μέρει με αύξηση της καρδιακής συχνότητας και εν μέρει με αύξηση του όγκου παλμού, ως αποτέλεσμα διέγερσης της καρδιάς από το συμπαθητικό αυτόνομο νευρικό σύστημα (βλ. παρακάτω). 1.3.8. Ρύθμιση της λειτουργίας της καρδιάς και της κυκλοφορίας. Όπως ήδη αναφέρθηκε, όταν το άτομο βρίσκεται σε κατάσταση ηρεμίας η καρδιά προωθεί περίπου 5 λίτρα αίματος κάθε λεπτό. Κατά τη διάρκεια όμως έντονης άσκησης μπορεί να χρειαστεί η προώθηση αίματος ακόμη και επταπλάσιας από την παραπάνω. Οι δύο βασικοί μηχανισμοί που εμπλέκονται στη ρύθμιση του όγκου που προωθεί η καρδιά είναι: α) η ενδογενής αυτορρύθμιση της λειτουργίας της καρδιάς ως αντλίας και β) η εξωγενής ρύθμιση από το αυτόνομο νευρικό σύστημα. Με τον όρο ενδογενή αυτορρύθμιση εννοούμε την ενδογενή ικανότητα που έχει η καρδιά να προσαρμόζει την καρδιακή παροχή ανάλογα με τις μεταβολές του όγκου του αίματος που εισρέει σε αυτή, αυξομειώνοντας την ένταση συστολής του καρδιακού μυός. Δηλαδή, όσο μεγαλύτερη είναι η πλήρωση των καρδιακών κοιλοτήτων κατά τη διαστολή (ή αλλιώς όσο μεγαλύτερη η ποσότητα αίματος που επιστρέφει στην καρδιά μέσω των φλεβών) τόσο εντονότερη θα είναι η συστολή που θα επακολουθήσει, οπότε τόσο μεγαλύτερη και η ποσότητα αίματος που θα προωθηθεί στην αορτή. Η σημασία του μηχανισμού αυτού, που είναι γνωστός και ως νόμος της καρδιάς, είναι ότι, μέσα σε φυσιολογικά όρια, η καρδιά προωθεί αυτόματα όλο το αίμα που έρχεται σε αυτήν, μη επιτρέποντας την υπερβολική λίμναση αίματος στις φλέβες. 9

Κεφάλαιο 1: Κυκλοφορικό Σύστημα Στην εξωγενή ρύθμιση, τόσο η ένταση συστολής του καρδιακού μυός όσο και η συχνότητα του καρδιακού παλμού επηρεάζονται και ελέγχονται από το αυτόνομο νευρικό σύστημα (συμπαθητικό και παρασυμπαθητικό σύστημα). Συγκεκριμένα, η διέγερση των συμπαθητικών νεύρων προκαλεί αύξηση της καρδιακής συχνότητας και της έντασης της συστολής, ενώ, αντίθετα, η δραστηριοποίηση των παρασυμπαθητικών νεύρων τις ελαττώνει. Δηλαδή, η συμπαθητική διέγερση επιταχύνει την καρδιακή λειτουργία ενώ η παρασυμπαθητική διέγερση την αναστέλλει. Είναι σημαντικό να γίνει κατανοητό ότι οι δύο αυτοί κλάδοι του αυτόνομου νευρικού συστήματος λειτουργούν συνεχώς. Η επιτάχυνση ή η επιβράδυνση της καρδιακής λειτουργίας επιτυγχάνεται με αυξομείωση της συχνότητας με την οποία διεγείρονται τα συμπαθητικά και παρασυμπαθητικά νεύρα. Ανάλογη επίδραση με αυτή της διέγερσης του συμπαθητικού συστήματος ασκεί στη λειτουργία της καρδιάς και η ορμόνη αδρεναλίνη, η οποία παράγεται από το μυελό των επινεφριδίων και απελευθερώνεται στην κυκλοφορία σε καταστάσεις ανάγκης του οργανισμού (βλ. στοιχεία ενδοκρινολογίας). Η ρύθμιση της κυκλοφορίας του αίματος στα διάφορα όργανα και ιστούς που γίνεται μέσα από τα αγγεία πραγματοποιείται με ανάλογο τρόπο. Το τμήμα εκείνο του αγγειακού συστήματος όπου κυρίως παρατηρείται αντίσταση στη ροή του αίματος και παίζει μείζονα ρόλο στον έλεγχο της αιματικής ροής, καθώς και στη ρύθμιση της αρτηριακής πίεσης, είναι τα αρτηρίδια. Τα αρτηρίδια περιέχουν λείο μυ (βλ. εικ. 1.1), ο οποίος μπορεί είτε να χαλαρώσει και να κάνει τη διάμετρο του αγγείου να μεγαλώσει (αγγειοδιαστολή) ή να συσταλεί και να μικρύνει τη διάμετρο του αγγείου (αγειοσυστολή). Επομένως, το σχέδιο της κατανομής της αιματικής ροής εξαρτάται από το βαθμό της συστολής του λείου μυός των αρτηριδίων μέσα σε κάθε όργανο και ιστό. Οι μηχανισμοί που ελέγχουν την αγγειοσυστολή και την αγγειοδιαστολή ομαδοποιούνται σε δύο γενικές κατηγορίες συστημάτων: α) τοπικό ρυθμιστικό σύστημα και β) εξωγενές (ή αντανακλαστικό) ρυθμιστικό σύστημα. Ο όρος τοπική ρύθμιση ενέχει την έννοια μηχανισμών ανεξάρτητων από νεύρα ή ορμόνες με τους οποίους τα όργανα και οι ιστοί μεταβάλλουν την αντίσταση των αρτηριδίων τους, αυτορρυθμίζοντας με τον τρόπο αυτό τις αιματικές ροές τους. Τα περισσότερα όργανα και ιστοί, για παράδειγμα, εμφανίζουν αυξημένη αιματική ροή (υπεραιμία) όταν αυξάνεται η μεταβολική τους δραστηριότητα. Η αυξημένη μεταβολική δραστηριότητα έχει ως αποτέλεσμα τοπικές χημικές μεταβολές στο εξωκυττάριο υγρό που περιβάλλει τα αρτηρίδια (π.χ. μειωμένη συγκέντρωση Ο 2, αυξημένη συγκέντρωση CO 2 και άλλων μεταβολιτών) που προκαλούν αγγειοδιαστολή, και επομένως αυξημένη αιματική ροή. Η εξωγενής ρύθμιση γίνεται από το αυτόνομο νευρικό σύστημα, και σχεδόν αποκλειστικά από το συμπαθητικό, καθώς και από διάφορες ορμόνες. Τα αιμοφόρα αγγεία (πλην των τριχοειδών) διαθέτουν πλούσιο δίκτυο συμπαθητικής νεύρωσης (η μόνη νεύρωση των περισσοτέρων αρτηριδίων), η οποία ασκεί αγγειοσυσταλτική επίδραση από συμπαθητικές ίνες που εκκρίνουν νοραδρεναλίνη. Σε ορισμένες περιπτώσεις τα αιμοφόρα αγγεία νευρώνονται και από νευρώνες των οποίων οι ίνες απελευθερώνουν ουσίες με αγγειοδιασταλτική δράση (π.χ. μονοξείδιο του αζώτου), προκαλώντας αγγειοδιαστολή. Σε αντίθεση πάντως με την τοπική ρύθμιση, οι βασικές 10

Κεφάλαιο 1: Κυκλοφορικό Σύστημα λειτουργίες των συμπαθητικών νεύρων στα αιμοφόρα αγγεία δεν έχουν σχέση με το συντονισμό των τοπικών μεταβολικών αναγκών και της αιμάτωσης, αλλά με αντανακλαστικά που εξυπηρετούν «ανάγκες» ολόκληρου του σώματος. Το πιο συνηθισμένο αντανακλαστικό που χρησιμοποιεί αυτά τα νεύρα είναι αυτό που εμπλέκεται στη βραχυπρόθεσμη ρύθμιση της αρτηριακής πίεσης επηρεάζοντας την αντίσταση των αρτηριδίων σε ολόκληρο το σώμα. Αν, για παράδειγμα, μειωθεί απότομα η αρτηριακή πίεση, όπως συμβαίνει π.χ. μετά από αιμορραγία, πυροδοτείται το αντανακλαστικό των αρτηριακών τασεοαισθητήρων (πρόκειται για ειδικές νευρικές απολήξεις στα τοιχώματα των αρτηριών που χρησιμεύουν ως αισθητήρες πίεσης) που οδηγεί σε αυξημένη συμπαθητική δραστηριότητα, με αποτέλεσμα σύσπαση όλων των αρτηριδίων του σώματος και αύξηση της αρτηριακής πίεσης. Ορισμένες ορμόνες επίσης μεταβάλλουν το εύρος των αρτηριδίων συμμετέχοντας έτσι στη ρύθμιση της αιματικής ροής και της αρτηριακής πίεσης. Η αδρεναλίνη, για παράδειγμα, προκαλεί αγγειοσυστολή ή αγγειοδιαστολή ανάλογα με το είδος των υποδοχέων της στα αρτηρίδια. Μια άλλη ορμόνη με σπουδαία φυσιολογική δράση για τον έλεγχο των αρτηριδίων είναι η αγγειοτενσίνη ΙΙ, η οποία συστέλλει αμέσως τα περισσότερα αρτηρίδια. Αυτό το πεπτίδιο αποτελεί μέρος του συστήματος ρενίνης-αγγειοτενσίνης (βλ. ουροποιητικό σύστημα). Ακόμη μια σημαντική ορμόνη η οποία όταν βρίσκεται σε υψηλές συγκεντρώσεις στο πλάσμα προκαλεί σύσπαση των αρτηριδίων είναι η αγγειοπιεσίνη (αλλιώς αντιδιουρητική ορμόνη), η οποία απελευθερώνεται από τον οπίσθιο αδένα της υπόφυσης (βλ. στοιχεία ενδοκρινολογίας). 1.4. ΑΡΤΗΡΙΑΚΗ ΠΙΕΣΗ Σε κάθε καρδιακό παλμό η καρδιά εξωθεί με δύναμη μια συγκεκριμένη ποσότητα αίματος προς τα αιμοφόρα αγγεία. Η πίεση που ασκεί το αίμα στα τοιχώματα των αρτηριών αποτελεί την αρτηριακή πίεση του αίματος. Η πίεση είναι μεγίστη καθώς το αίμα εκτοξεύεται από την αριστερή κοιλία τη στιγμή που η συστολή είναι στο μέγιστο (συστολική ή μεγάλη πίεση) και ελάχιστη στην καρδιακή παύλα (διαστολική ή μικρή πίεση). Έτσι, σε κάθε καρδιακό παλμό η πίεση στην αορτή και τις μεγάλες αρτηρίες της συστηματικής κυκλοφορίας κυμαίνεται μεταξύ μιας μέγιστης πίεσης (120 mmhg) και μιας ελάχιστης πίεσης (~ 80 mmhg). Η αρτηριακή πίεση συνήθως καταγράφεται ως συστολική/διαστολική, δηλαδή 120/80 mmhg. Η διαφορά ανάμεσα στη συστολική και τη διαστολική πίεση ονομάζεται πίεση παλμού (120-80=40 mmhg). Μπορεί να γίνει αισθητή ως σφυγμός στις αρτηρίες του καρπού και του λαιμού σε κάθε καρδιακό κύκλο. Κατά τη διάρκεια της διαστολής δεν γίνεται τίποτα αισθητό πάνω από την αρτηρία, αλλά η γρήγορη αύξησης της πίεσης στη συστολή που ακολουθεί σπρώχνει προς τα έξω το αρτηριακό τοίχωμα, και είναι αυτή η διάταση του αγγείου που παράγει το σφυγμό που γίνεται αισθητός με την ψηλάφηση επιφανειακών αρτηριών. Η αρτηριακή πίεση ελαττώνεται προοδευτικά στις μικρότερες αρτηρίες και απότομα στα αρτηρίδια και τα τριχοειδή (εικ. 1-6). 11

Κεφάλαιο 1: Κυκλοφορικό Σύστημα Εικόνα 1.6: Η μεταβολή της αρτηριακής πίεσης κατά μήκος των αγγείων. Υπέρταση. Οι πιο πάνω τιμές αρτηριακής πίεσης διαφέρουν με την ηλικία, το φύλο (π.χ. είναι φυσιολογικά χαμηλότερες στις γυναίκες απ ότι στους άνδρες της ίδιας ηλικίας), τη μυϊκή άσκηση, τη συναισθηματική κατάσταση κ.λ.π. Με την πάροδο της ηλικίας, καθώς και σε μερικά νοσήματα, τα αγγεία χάνουν μέρος της ελαστικότητάς τους (αθηροσκλήρωση ή αρτηριοσκλήρυνση), οδηγώντας σε αύξηση της αρτηριακής πίεσης επειδή τα αγγεία δεν μπορούν πλέον να διαταθούν αρκετά στη διάρκεια της συστολής, ούτε να επανέλθουν τόσο άνετα στη διάρκεια της διαστολής. Η χρόνια αύξηση της συστηματικής αρτηριακής πίεσης ορίζεται ως υπέρταση. Η τιμή που αποτελεί το όριο μεταξύ φυσιολογικής αρτηριακής πίεσης και υπέρτασης ορίζεται στα 140/90 mmhg περίπου, για τη συστολική και τη διαστολική πίεση αντίστοιχα. Στις περισσό-τερες περιπτώσεις χρόνιας υπέρτασης η κύρια διαταραχή είναι η αύξηση της συνολικής περι-φερικής αντίστασης, που προκαλείται από παθολογική μείωση της διαμέτρου των αρτηριδίων. Τι προκαλεί τη στένωση των αρτηριδίων; Σε ένα μικρό μόνο ποσοστό των περιπτώσεων είναι γνωστό το αίτιο. Για παράδειγμα, οι παθήσεις που καταστρέφουν το νεφρό ή μειώνουν την αιματική ροή του σχετίζονται συχνά με νεφρική υπέρταση. Το αίτιο της υπέρτασης, σε αυτή την περίπτωση, είναι η αυξημένη απελευθέρωση μιας ορμόνης από τους νεφρούς (της ρενίνης) που έχει ως συνακόλουθο την αυξημένη παραγωγή αγγειοτενσίνης ΙΙ, που όπως έχει ήδη αναφερθεί είναι μια ορμόνη με ισχυρή αγγειοσυσπαστική δράση. Ωστόσο, για περισσότερο από το 95% των υπερτασικών ασθενών το αίτιο της συστολής των αρτηριδίων είναι άγνωστο. Η υπέρταση άγνωστης αιτιολογίας λέγεται πρωτοπαθής υπέρταση (παλαιότερος όρος ιδιοπαθής υπέρταση). Έχουν διατυπωθεί αρκετές υποθέσεις για την ερμηνεία της αυξημένης συστολής των αρτηριδίων κατά την πρωτοπαθή υπέρταση. Σήμερα υπάρχουν ενδείξεις ότι η υπέρμετρη κατακράτηση νατρίου αποτελεί επιβαρυντικό παράγοντα σε άτομα με γενετική προδιάθεση (αλατοευαίσθητα). Πολλοί ασθενείς με υπέρταση εμφανίζουν πτώση της αρτηριακής πίεσης μετά από εφαρμογή δίαιτας χαμηλής περιεκτικότητας σε νάτριο, ή μετά από λήψη φαρμάκων που λέγονται διουρητικά, τα οποία προκαλούν αυξημένη αποβολή νατρίου στα ούρα. Σαφείς παράγοντες κινδύνου για την εμφάνιση υπέρτασης είναι η παχυσαρκία, το κάπνισμα και η καθιστική ζωή. Η μείωση του σωματικού βάρους και η άσκηση αποτελούν συχνά αποτελεσματικά μέτρα για τη μείωση της αρτηριακής πίεσης υπερτασικών ασθενών. 12

Κεφάλαιο 1: Κυκλοφορικό Σύστημα Η υπέρταση προκαλεί ποικίλα προβλήματα. Ένα από τα όργανα που προσβάλλονται περισσότερο είναι η καρδιά. Επειδή η αριστερή κοιλία ενός υπερτασικού ατόμου πρέπει να εξωθεί χρονίως σε καταστάσεις αυξημένης αρτηριακής πίεσης, αναπτύσσει μία προσαρμοστική αύξηση της μυϊκής μάζας (υπερτροφία αριστερής κοιλίας), που στην αρχική φάση της νόσου συμβάλλει στη διατήρηση της λειτουργίας της καρδιάς ως αντλίας, ωστόσο, με την πάροδο του χρόνου οδηγεί σε ελάττωση της συσταλτικότητας της καρδιάς και στην εμφάνιση καρδιακής ανεπάρκειας. Η υπέρταση αυξάνει επίσης τη συχνότητα εμφάνισης εμφράγματος του μυοκαρδίου, νεφρικής βλάβης και ρήξης εγκεφαλικών αγγείων, που προκαλούν εντοπισμένη εγκεφαλική βλάβη, το λεγόμενο αγγειακό εγκεφαλικό επεισόδιο. Μέτρηση συστηματικής αρτηριακής πίεσης. Τόσο η συστολική όσο και η διαστολική πίεση του αίματος μετριούνται εύκολα στον άνθρωπο χρησιμοποιώντας ένα σφυγμομανόμετρο. Ένας αεροθάλαμος ικανός να διογκωθεί με αέρα τυλίγεται γύρω από τον βραχίονα και ένα στηθοσκόπιο τοποθετείται σε ένα σημείο του βραχίονα ακριβώς κάτω από τον αεροθάλαμο εκεί που περνάει η κύρια αρτηρία προς τον πήχη (εικ. 1.7). Εικόνα 1.7: Μέτρηση συστηματικής αρτηριακής πίεσης. Στη συνέχεια ο αεροθάλαμος διογκώνεται με αέρα έως μια πίεση μεγαλύτερη από τη συστολική πίεση αίματος. Η υψηλή πίεση μέσα στον αεροθάλαμο μεταδίδεται διαμέσου του ιστού του βραχίονα και συμπιέζει εντελώς την αρτηρία κάτω από τον αεροθάλαμο σταματώντας μ αυτόν τον τρόπο τη ροή αίματος μέσα στην αρτηρία. Ακολούθως, ο αέρας στον αεροθάλαμο απελευθερώνεται σιγά-σιγά, προκαλώντας πτώση της πίεσης στον αεροθάλαμο και της συμπίεσης στην αρτηρία. Όταν η πίεση στον αεροθάλαμο έχει πέσει σε μια τιμή μόλις κάτω από τη συστολική πίεση, η αρτηρία ανοίγει λίγο και επιτρέπει τη ροή αίματος για σύντομο χρονικό διάστημα. Στο διάστημα αυτό, η ροή αίματος μέσα στη μετρίως συμπιεζόμενη αρτηρία γίνεται με μεγάλη ταχύτητα λόγω του μικρού ανοίγματος και της μεγάλης διαφοράς πίεσης εκατέρωθεν του 13

Κεφάλαιο 1: Κυκλοφορικό Σύστημα ανοίγματος. Η ροή αίματος με μεγάλη ταχύτητα είναι στροβιλώδης και ως εκ τούτου δημιουργεί δονήσεις οι οποίες μπορούν να ακουστούν διαμέσου του στηθοσκοπίου. Έτσι, η πίεση (μετρούμενη στο δείκτη που είναι προσαρτημένος στον αεροθάλαμο), στην οποία πρωτοακούγονται ήχοι καθώς πέφτει η πίεση του αεροθαλάμου προσδιορίζεται ως η συστολική πίεση του αίματος (εικ. 1.7). Καθώς η πίεση στον αεροθάλαμο πέφτει περισσότερο, η διάρκεια της αιματικής ροής διαμέσου της αρτηρίας σε κάθε κύκλο γίνεται μεγαλύτερη. Όταν η πίεση αεροθαλάμου φτάσει τη διαστολική πίεση του αίματος, όλοι οι ήχοι σταματούν επειδή η ροή είναι τώρα συνεχής και μη στροβιλώδης μέσα στην ανοιχτή αρτηρία. Έτσι, ως διαστολική πίεση προσδιορίζεται η πίεση αεροθαλάμου στην οποία οι ήχοι εξαφανίζονται (εικ. 1.7). 1.5. ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ΝΕΡΟΥ ΚΑΙ ΔΙΑΛΥΜΕΝΩΝ ΟΥΣΙΩΝ ΜΕΤΑΞΥ ΑΙΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΥΓΡΟΥ ΤΩΝ ΙΣΤΩΝ Το αίμα διοχετεύεται μέσω των αρτηριδίων στα τριχοειδή, τα οποία αποτελούν λειτουργικά το σημαντικότερο τμήμα του κυκλοφορικού συστήματος, αφού εκεί συμβαίνει η ανταλλαγή των ουσιών μεταξύ του πλάσματος και του υγρού των ιστών. Τα τριχοειδή είναι σωληνίσκοι διαμέτρου 7 μ., αρκετά στενοί δηλαδή ώστε μόλις που χωράει να περάσει ένα ερυθρό αιμοσφαίριο, και σχηματίζουν πυκνότατα δίκτυα μέσα στους ιστούς. Σε φυσιολογικές συνθήκες, το τοίχωμά τους (ενδοθήλιο) είναι διαπερατό από το νερό και τις διαλυμένες σε αυτό ανόργανες και μικρομοριακές οργανικές ουσίες (Νa +, Κ +, γλυκόζη, αμινοξέα, ουρία κ.ά.), ενώ η δίοδος πρωτεϊνών παρεμποδίζεται σχεδόν ολοσχερώς. Έχει παρατηρηθεί ότι πρωτεΐνες με σχετικά μικρό μοριακό βάρος περνούν το ενδοθήλιο των αγγείων, όχι όμως ελεύθερα, με διάχυση, αλλά με το μηχανισμό της πινοκύττωσης. Η δίοδος των ουσιών που περνούν ελεύθερα το τοίχωμα γίνεται μέσα από διακυτταρικές σχισμές γεμάτες νερό ή από διαύλους του ενδοθηλίου, το μέγεθος των οποίων ποικίλει ανάλογα με το είδους του οργάνου που βρίσκονται τα τριχοειδή. Στο ένα άκρο βρίσκονται τα τριχοειδή του ήπατος, των οποίων οι δίαυλοι είναι τόσο μεγάλης διαμέτρου ώστε να μπορούν να περνούν και οι πρωτεΐνες, ενώ στο άλλο άκρο βρίσκονται τα τριχοειδή του εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού που έχουν πολύ στενούς διαύλους ώστε δυσχεραίνονται να περάσουν ακόμη και πολλές μικρομοριακές ενώσεις (αιματοεγκεφαλικός φραγμός). Η δίοδος του νερού και των διαφόρων μικρομοριακών ουσιών διαμέσου του ενδοθηλίου των τριχοειδών από και προς το μεσοκυττάριο χώρο των ιστών προκαλείται από την πίεση διήθησης. Η πίεση αυτή προκύπτει από τη διαφορά της ενδοτριχοειδικής υδροστατικής πίεσης και της κολλοειδωσμωτικής πίεσης του αίματος (εικ.1-8). Η υδροστατική πίεση που ασκεί το αίμα στα τοιχώματα των τριχοειδών τείνει να μετακινήσει νερό και διαλυμένες ουσίες προς το υγρό των ιστών. Η πίεση αυτή δεν είναι σταθερή σε όλο το μήκος του τριχοειδούς αλλά ελαττώνεται από το αρτηριακό άκρο μέχρι το φλεβικό άκρο (η πίεση που ασκεί το αρτηριακό αίμα όταν φτάνει στα τριχοειδή της συστημα-τικής κυκλοφορίας έχει μειωθεί στα 35 mmhg, περίπου, και μειώνεται σταδιακά στα 15 mmhg μέχρι το φλεβικό 14

Κεφάλαιο 1: Κυκλοφορικό Σύστημα άκρο του τριχοειδούς, εικ. 1-6). Η κολλοειδωσμωτική πίεση οφείλεται στο ότι η συγκέντρωση των πρωτεϊνών στο εσωτερικό του τριχοειδούς (στο πλάσμα) είναι μεγαλύτερη από ότι στο υγρό των ιστών (μεσοκυττάριο υγρό) που βρίσκεται γύρω από το τριχοειδές, με αποτέλεσμα να υπάρχει η τάση να εισέλθει υγρό μέσα στο τριχοειδές. Η οσμωτική αυτή πίεση είναι σταθερή σε όλο το μήκος του τριχοειδούς και ισοδυναμεί περίπου με 25 mmhg. Έτσι, στην αρχή του τριχοειδούς η υδροστατική πίεση (35 mmhg) είναι μεγαλύτερη από την αντίθετη κολλοειδωσμωτική πίεση (25 mmhg) και παρατηρείται καθαρή μετακίνηση υγρού έξω από το τριχοειδές (Πίεση διήθησης: 35-25 = 10 mmhg). Στο τέλος του τριχοειδούς όμως, η κολλοειδωσμωτική πίεση (25 mmhg) είναι μεγαλύτερη από την υδροστατική πίεση (15 mmhg) και υγρό εισέρχεται στο τριχοειδές (Πίεση διήθησης: 15-25 = -10 mmhg). Το αποτέλεσμα είναι ότι τα αρχικά και τα τελικά γεγονότα που λαμβάνουν χώρα στο τριχοειδές έχουν την τάση να αλληλοαναιρούνται οπότε διασφαλίζεται σταθερός ο όγκος του αίματος. Για το σύνολο των τριχοειδών, ωστόσο, υπάρχει μία καθαρή μετακίνηση υγρού από το πλάσμα προς το μεσοκυττάριο υγρό, της τάξης των 4L/ημέρα. Η τύχη του υγρού αυτού περιγράφεται παρακάτω. Εικόνα 1.8: Σχηματική απεικόνιση ενός τριχοειδούς αγγείου όπου φαίνονται οι παράγοντες (δυνάμεις του Starling) που καθορίζουν τη μετακίνηση υγρών μέσω των τριχοειδών. Στο αρτηριακό άκρο του τριχοειδούς η υδροστατική πίεση (ΥΠ) είναι μεγαλύτερη της κολλοειδωσμωτικής πίεσης (ΚΠ), και έτσι το νερό και οι διαλυμένες σε αυτό ανόργανες και μικρομοριακές οργανικές ουσίες (Ο2, Νa +, γλυκόζη, κ.λ.π.) έχουν την τάση να βγουν απ το τριχοειδές. Αντίθετα, στο φλεβικό άκρο η ΚΠ είναι μεγαλύτερη της ΥΠ, οπότε νερό, CO2 και άλλα άχρηστα μεταβολικά προϊόντα έχουν την τάση να εισέλθουν στην κυκλοφορία. 1.6. TO ΛΕΜΦΟΦΟΡΟ Ή ΛΕΜΦΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, παρά τη ρύθμιση της διέλευσης νερού και μικρομοριακών ουσιών από τη διαφορά πιέσεων στα άκρα των τριχοειδών, υπάρχει πάντα μια απώλεια υγρού και πρωτεϊνών από το αίμα στο μεσοκυττάριο υγρό. Η απώλεια αυτή αυξάνεται κατά τη διάρκεια της άσκησης του σώματος και σε διάφορες παθήσεις. Ο ρόλος του λεμφικού συστήματος είναι να επαναφέρει στην κυκλοφορία του αίματος πρωτεΐνες του πλάσματος και μεσοκυττάριο υγρό που έχουν διαρρεύσει έξω από τα τριχοειδή. Η φυσιολογική λειτουργία του συστήματος αυτού έχει σαν αποτέλεσμα την αποφυγή απώλειας μεγάλης ποσότητας υγρού και 15

Κεφάλαιο 1: Κυκλοφορικό Σύστημα πρωτεϊνών από το πλάσμα στο μεσοκυττάριο υγρό. Η περίσσεια του μεσοκυττάριου υγρού και των πρωτεϊνών διοχετεύεται σε τριχοειδή αγγεία διαφορετικά από τα αιμοφόρα τριχοειδή, τα οποία ονομάζονται λεμφικά τριχοειδή. Τα άκρα των τριχοειδών αυτών απολήγουν τυφλά στο μεσοκυττάριο χώρο (εικ.1-9). Τα λεμφικά τριχοειδή αναστομόνωνται μεταξύ τους και σχηματίζουν μεγαλύτερα αγγεία, τα λεμφαγγεία. Κάθε λεμφαγγείο περνάει τουλάχιστον από ένα λεμφογάγγλιο (λεφφαδένας), ένα μικρό όργανο που χρησιμεύει σαν φίλτρο για την κατακράτηση μικροβίων και ξένων σωματιδίων. Επίσης στα λεμφογάγγλια το φιλτραρισμένο υγρό εμπλουτίζεται με λεμφοκύτταρα (κύτταρα του αίματος που παίζουν σημαντικό ρόλο στην άμυνα του οργανισμού εναντίον των διαφόρων βλαπτικών παραγόντων). Τελικά τα λεμφαγγεία αναστωμούμενα συνεχώς σχηματίζουν δύο μεγάλα λεμφαγγεία, το μείζονα και τον ελάσσονα θωρακικό πόρο, που εκβάλλουν τελικά στην άνω κοίλη φλέβα (εικ.1-9). Έτσι, το υγρό του λεμφικού συστήματος, που λέγεται λέμφος, ενώνεται με το φλεβικό αίμα και μπαίνει στην κυκλοφορία του αίματος. Ανεπάρκεια του λεμφικού συστήματος οφειλόμενη, για παράδειγμα, σε απόφραξη των λεμφαγγείων από μολυσματικούς οργανισμούς (όπως στην ασθένεια ελεφαντίαση) καθιστά δυνατή τη συγκέντρωση υπερβολικού μεσοκυττάριου υγρού. Το αποτέλεσμα μπορεί να είναι η μεγάλη διόγκωση (οίδημα) της εμπλεκόμενης περιοχής. Εικόνα 1.9: Σχέση του λεμφικού συστήματος με το καρδιαγγειακό σύστημα. Το λεμφικό σύστημα είναι ένα σύστημα μονής κατεύθυνσης από το μεσοκυττάριο υγρό προς το καρδιαγγειακό σύστημα. 16

Κεφάλαιο 2: Αναπνευστικό σύστημα ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ 2 2.1. ΓΕΝΙΚΑ Όλα τα ζωντανά κύτταρα καταναλώνουν Ο 2 και παράγουν CO 2 κατά την πορεία της κυτταρικής αναπνοής, οι αντιδράσεις της οποίας πραγματοποιούνται στα μιτοχόνδρια. Επομένως, προκειμένου να διατηρηθούν στη ζωή τα κύτταρα έχουν ανάγκη από συνεχή παροχή Ο 2 και απομάκρυνση του CO 2. Η διαδικασία ανταλλαγής του Ο 2 και του CO 2 μεταξύ ενός οργανισμού και του περιβάλλοντος ονομάζεται αναπνοή. Στους μονοκύτταρους οργανισμούς, όπως η αμοιβάδα, η αναπνοή γίνεται άμεσα με απλή διάχυση των δύο αερίων από και προς το εξωτερικό περιβάλλον και τον ενδοκυττάριο χώρο. Στους πολυκύτταρους όμως οργανισμούς, όπως ο άνθρωπος, κάτι τέτοιο δεν είναι δυνατό για την πλειοψηφία των κυττάρων. Έτσι, κατά την πορεία εξέλιξης των πολυκύτταρων οργανισμών αναπτύχθηκε το αναπνευστικό σύστημα που εξυπηρετεί την ανταλλαγή του Ο 2 και του CO 2 μεταξύ του σώματος και του εξωτερικού περιβάλλοντος, δηλαδή του ατμοσφαιρικού αέρα. Η αναπνοή διακρίνεται σε: εσωτερική ή αναπνοή των ιστών, που γίνεται στους ιστούς και αφορά την ανταλλαγή Ο 2 και CO 2 μεταξύ κυττάρων και αίματος, και εξωτερική ή πνευμονική αναπνοή, που γίνεται στους πνεύμονες και αφορά την ανταλλαγή Ο 2 και CO 2 μεταξύ αίματος και ατμοσφαιρικού αέρα (εικ. 2.1). Εικόνα 2.1: Διαγραμματική απεικόνιση της λειτουργίας της αναπνοής - Εσωτερική και εξωτερική αναπνοή. 17

Κεφάλαιο 2: Αναπνευστικό σύστημα 2.2. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΝΑΤΟΜΙΑΣ Το αναπνευστικό σύστημα αποτελείται από τις ρινικές κοιλότητες, τη ρινική και στοματική μοίρα του φάρυγγα, το λάρυγγα, την τραχεία, τους βρόγχους και τους δύο πνεύμονες (εικ. 2.1). Ο αέρας που προσλαμβάνεται από τη μύτη (ρίνα) και το στόμα περνά στο φάρυγγα, ο οποίος αποτελεί κοινό αγωγό για τη δίοδο τόσο του αέρα όσο και των τροφών. Στο κάτω μέρος του ο φάρυγγας διχάζεται σε δύο σωλήνες: τον οισοφάγο, μέσω του οποίου κατέρχονται οι τροφές στο στομάχι, και τον λάρυγγα που αποτελεί τμήμα των αεραγωγών. Στο εσωτερικό του λάρυγγα υπάρχουν οι φωνητικές χορδές που κατά τη δίοδο του αέρα πάλλονται παράγοντας τη φωνή. Ο λάρυγγας συνεχίζεται με την τραχεία, έναν κυλινδρικό ινοχόνδρινο σωλήνα μήκους 10 cm περίπου, που στο κάτω άκρο της διχάζεται σε δύο κλάδους, τον αριστερό και το δεξιό βρόγχο. Κάθε βρόγχος μπαίνει στο σύστοιχο πνεύμονα όπου λαμβάνει χώρα η ανταλλαγή των αερίων. Οι πνεύμονες καταλαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος της θωρακικής κοιλότητας, η οποία προς τα πλάγια και εμπρός αφορίζεται από τις πλευρές και το στέρνο και προς τα κάτω από το διάφραγμα, έναν γραμμωτό μυ με θολωτό σχήμα που χωρίζει την κοιλότητα του θώρακα από την κοιλία (εικ. 2.2). Εικόνα 2.2: Οργάνωση του αναπνευστικού συστήματος. Oι πλευρές έχουν αφαιρεθεί στο πρόσθιο τμήμα του θώρακα και ο αριστερός πνεύμονας απεικονίζεται κατά τρόπο ώστε να είναι ορατοί οι αεραγωγοί του. Κάθε βρόγχος, αφού μπει στο σύστοιχο πνεύμονα αποσχίζεται σε όλο και μικρότερους κλάδους, όπως τα κλαδιά ενός δένδρου (βρογχικό δένδρο), οι οποίοι όταν αποκτήσουν διάμετρο 1mm καλούνται βρογχιόλια. Οι διάφοροι κλάδοι του βρογχικού δένδρου εξυπηρετούν μόνο τη μεταφορά του αέρα μέχρι την αναπνευστική επιφάνεια των πνευμόνων καθώς στα τοιχώματά τους δεν γίνεται καμιά ανταλλαγή αερίων. Τα βρογχιόλια διακλαδίζονται σε όλο και μικρότερης διαμέτρου βρογχιόλια που δεν περιέχουν χόνδρο, οι τελικές διακλαδώσεις των οποίων (αναπνευστικά βρογχιόλια) εμφανίζουν στα τοιχώματά τους μικρά εγκολπώματα, τις κυψελίδες, που μοιάζουν με ρόγες σε ένα τσαμπί σταφύλι (εικ. 2.3). Οι κυψελίδες έχουν πολύ λεπτά τοιχώματα, 18

Κεφάλαιο 1: Αναπνευστικό σύστημα πάχους ενός μόνο κυττάρου, και περιβάλλονται από πλούσιο δίκτυο τριχοειδών αγγείων. Στις κυψελίδες εντοπίζεται η ανταλλαγή των αερίων με το αίμα. Σε κάθε άνθρωπο υπάρχουν περίπου 300 εκατομμύρια κυψελίδων και η συνολική τους επιφάνεια που έρχεται σε επαφή με τα τριχοειδή έχει περίπου τις διαστάσεις ενός γηπέδου αντισφαίρισης. Αυτή η εκτεταμένη επιφάνεια και η παρουσία του λεπτού φραγμού μεταξύ κυψελιδικού αέρα και αίματος επιτρέπει την ταχεία ανταλλαγή μεγάλων ποσοτήτων Ο 2 και CO 2 μέσω διάχυσης κατά την εισπνοή και την εκπνοή. Εικόνα 2.3: Μεγέθυνση ενός τελικού βρογχιολίου όπου απεικονίζεται το σύμπλεγμα των κυψελίδων στο τέλος του. Εισπνοή είναι η μετακίνηση αέρα διαμέσου των αεραγωγών από το περιβάλλον μέχρι τις κυψελίδες κατά τη διάρκεια της αναπνοής. Εκπνοή είναι η κίνηση κατά την αντίθετη κατεύθυνση. Μια εισπνοή και μια εκπνοή αποτελούν ένα αναπνευστικό κύκλο. Κατά τη διάρκεια ενός αναπνευστικού κύκλου, η δεξιά κοιλία της καρδιάς προωθεί αίμα προς τα τριχοειδή που περιβάλλουν κάθε κυψελίδα. Στην ηρεμία, στο φυσιολογικό ενήλικο άτομο, κάθε λεπτό εισέρχονται και απομακρύνονται από τις κυψελίδες περίπου 4 L αέρα, ενώ ταυτόχρονα, 5 L αίματος (σχεδόν ολόκληρη η καρδιακή παροχή) διέρχεται από τα πνευμονικά τριχοειδή. 2.3. ΑΕΡΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΠΝΕΥΜΟΝΩΝ Με τον όρο αερισμό εννοούμε την ανταλλαγή αέρα μεταξύ της ατμόσφαιρας και των κυψελίδων. Ο αέρας μετακινείται προς και από τους πνεύμονες καθώς η πίεσή του στις κυψελίδες (κυψελιδική πίεση) γίνεται διαδοχικά μικρότερη και μεγαλύτερη από την ατμοσφαιρική πίεση. Όπως εξηγείται στη συνέχεια, οι μεταβολές αυτές της κυψελιδικής πίεσης προκαλούνται από τις μεταβολές των διαστάσεων των πνευμόνων. Οι πνεύμονες είναι όργανα ελαστικά που έχουν τη δυνατότητα να εκπτύσσονται και να συμπτύσσονται. Κάθε πνεύμονας περιβάλλεται από ένα κλειστό σάκο, τον υπεζωκοτικό σάκο, όπως ακριβώς μπορείτε να φανταστείτε να συμβαίνει σε μια γροθιά που βυθίζεται μέσα σε ένα μισογεμάτο μπαλόνι με νερό. Η εσωτερική στιβάδα του υπεζωκότα συνέχεται στενά με τον πνεύμονα ενώ η εξωτερική προσκολλάται και επενδύει το εσωτερικό τοίχωμα του θώρακα και το διάφραγμα. Οι δύο στιβάδες του υπεζωκότα σε κάθε σάκο βρίσκονται πολύ κοντά η μία στην άλλη 19