Eläinfysiologia ja histologia Verenkiertoelimistö ... - Joensuu
Eläinfysiologia ja histologia Verenkiertoelimistö ... - Joensuu
Eläinfysiologia ja histologia Verenkiertoelimistö ... - Joensuu
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Eläinfysiologia</strong> <strong>ja</strong> <strong>histologia</strong><br />
Luento VI<br />
<strong>Verenkiertoelimistö</strong><br />
Säiekerros<br />
Parietaalinen<br />
kalvo<br />
Sydänpussin ontelo<br />
Epikardium<br />
Perikardium (sydänpussi)<br />
Sydämen seinämä<br />
Endokardium<br />
Sydänlihasjuosteita<br />
Sepelsuonet (koronaarisuonet; sydämen<br />
omat verisuonet)<br />
Myokardium<br />
Interkalaarilevy on kahden sydänsolun välinen liitos, joka pitää solu<strong>ja</strong><br />
kiinni toisissaan <strong>ja</strong> jonka kautta sähköinen ärsytys leviää solusta toiseen.<br />
<strong>Verenkiertoelimistö</strong><br />
• Koostumus veren kulkusuunnassa:<br />
– Sydän, valtimot, kapillaarit, laskimot<br />
(<strong>ja</strong> imusuonisto).<br />
• Sydämessä on kolme histologista<br />
kerrosta:<br />
– Endokardium (sydäntä sisäpuolelta<br />
verhoava ohut sidekudoskalvo)<br />
• Endoteeli<br />
• Tyvikalvo<br />
• Tyvikalvon alainen löyhä<br />
sidekudos<br />
Sydänlihas<br />
Kapillaari<br />
Sidekudosta<br />
• Sydämessä on runsaasti<br />
verisuonia.<br />
• Solut ovat tiilenmuotoisia.<br />
– Joskus haaroittuneita.<br />
– 1-4-tumaisia (tumat solun<br />
keskellä).<br />
• Solut yhteydessä toisiinsa<br />
aukkoliitosten (gap junctions)<br />
välityksellä.<br />
• Solujen väliset liitokset näkyvät<br />
valomikroskoopissa kytkylevyinä<br />
eli interkalaarilevyinä.<br />
Sydänlihas<br />
• Sydänsolujen hienorakenne<br />
• Sarkoplasmakalvosto (SR) heikommin<br />
kehittynyt kuin luustolihassoluissa.<br />
– Ei <strong>ja</strong>a myofilamentte<strong>ja</strong> yhtä selviksi<br />
myofibrilleiksi.<br />
• T-putket työntyvät solun sisään Z-juovan<br />
kohdalta <strong>ja</strong> muodostavat triade<strong>ja</strong> <strong>ja</strong> dyade<strong>ja</strong>.<br />
Myofibrilli<br />
Sarkolemma<br />
– Myokardium (varsinainen<br />
sydänlihas)<br />
• Sydänlihasta<br />
• Verisuonia<br />
• Sidekudosta (endomysium <strong>ja</strong><br />
perimysium).<br />
– Epikardium (sydämen ulkopintaa<br />
verhoava sidekudos)<br />
• Epiteeli<br />
• Tyvikalvo<br />
• Löyhää sidekudosta<br />
Mitokondrio<br />
Mitokondrio<br />
Lihassolu<strong>ja</strong><br />
I-vyöhyke A-vyöhyke Z-juova<br />
nisäkkään sydänsolu<br />
T-putki (transverse, poikittainen)<br />
Sarkoplasmakalvosto<br />
-dyadi<br />
-pitkittäinen kalvosto<br />
1
<strong>Verenkiertoelimistö</strong><br />
• Verisuonten yleisrakenne:<br />
– Tunica intima<br />
• Endoteeli<br />
• Sidekudosta<br />
• Lamina elastica interna<br />
– Tunica media<br />
• Sileää lihasta<br />
• Sidekudosta<br />
• Lamina elastica externa<br />
– Tunica adventitia<br />
• Sidekudosta<br />
• Vasa vasorum (verisuonten verisuonet)<br />
Valtimo<br />
Laskimo<br />
<strong>Verenkiertoelimistö</strong><br />
• Kapillaarit (hiusverisuoni):<br />
– Aineiden vaihto veren <strong>ja</strong> kudosten<br />
välillä.<br />
– Läpimitta 7-9 µm; pituus 250-1000 µm<br />
(munuaisissa <strong>ja</strong> lisämunuaisen kuoressa<br />
jopa 50 mm).<br />
– Ihmiselimistön kapillaariston yhteinen<br />
pituus on lähes 100 000 km.<br />
– Kapillaarin seinämä muodostuu<br />
endoteelisoluista <strong>ja</strong> niiden tyvikalvosta.<br />
– Perisyytti:<br />
• Erilaistumaton mesenkyymisolu<br />
hiussuonen endoteelisolujen<br />
ympärillä, joka aktivoituu esim.<br />
kudosvaurion yhteydessä.<br />
Pitkittäisleikkaus<br />
Poikkileikkaus<br />
Tunica intima<br />
Endoteeli<br />
Tyvikalvo<br />
L. elastica interna<br />
T. media<br />
Sileä lihas<br />
L. elastica externa<br />
T.adventitia<br />
Valtimo Laskimo<br />
Endoteeli<br />
• Valtimot:<br />
– Vievät verta sydämestä<br />
elimistöön.<br />
– (1) Elastiset valtimot (aortta)<br />
– (2) Keskikokoiset valtimot<br />
– (3) Arteriolat<br />
Hiussuoni<br />
<strong>Verenkiertoelimistö</strong><br />
Arteriola<br />
Ontelo l. lumen<br />
Tyvikalvo<br />
Elastinen valtimo<br />
Valtimo<br />
<strong>Verenkiertoelimistö</strong><br />
• Kapillaarit:<br />
– Aukottomat (somaattiset) kapillaarit:<br />
• Endoteelisolut <strong>ja</strong> tyvikalvo muodostavat tiiviin seinämän<br />
• Lihasten, aivojen <strong>ja</strong> sidekudoksen kapillaarit<br />
Tyvikalvo<br />
Kapillaarin<br />
ontelo<br />
Endoteelisolujen<br />
välinen rako<br />
Pinosytoosirakkuloita<br />
Endoteelisolun<br />
tuma<br />
Läppä<br />
2
<strong>Verenkiertoelimistö</strong><br />
• Aukolliset (viskeraaliset; fenestrated) kapillaarit:<br />
– a) Endoteelisoluissa ohuen kalvon kattamia huokosia; tyvikalvo yhtenäinen<br />
(munuainen, suoli, umpirauhaset).<br />
– b) Huokosta kattava kalvo puuttuu; tyvikalvo yhtenäinen (munuaiskeränen).<br />
Endoteelisolujen<br />
välinen rako<br />
Tyvikalvo<br />
Kapillaarin<br />
ontelo<br />
Kapillaare<strong>ja</strong> suurempia verisuonia SEM-kuvassa<br />
Verenkierto - Tehtävät<br />
• Kuljetustehtävät:<br />
– Ravinto- <strong>ja</strong> kuona-aineet<br />
–O 2 <strong>ja</strong> CO 2<br />
– Kemialliset viestit<br />
–Lämpö<br />
• Suo<strong>ja</strong> infektioita vastaan<br />
• Homeostaasin ylläpito<br />
Endoteelisolun<br />
huokonen<br />
Pinosytoosirakkuloita<br />
Endoteelisolun<br />
tuma<br />
<strong>Verenkiertoelimistö</strong><br />
• Sinusoidaaliset kapillaarit:<br />
– Läpimitta 30-40 µm; mutkittelevia.<br />
– Seinämät aukollisia (ilman kalvoa); tyvikalvo on myös usein epä<strong>ja</strong>tkuva.<br />
– Seinämässä makrofage<strong>ja</strong> (maksa, luuydin, perna).<br />
Epäyhtenäinen<br />
tyvi-kalvo<br />
Kapillaarin<br />
ontelo<br />
Endoteelisolujen<br />
välinen rako<br />
<strong>Verenkiertoelimistö</strong><br />
• Laskimot:<br />
– Palauttavat veren<br />
elimistöstä takaisin<br />
sydämeen.<br />
– (1) Postkapillaarivenulat<br />
– (2) Venulat<br />
– (3) Laskimot<br />
Venula<br />
Laskimo<br />
Pinosytoosirakkuloita<br />
Endoteelisolun<br />
tuma<br />
Verenkierto - selkärangattomien<br />
gastrovaskulaariontelo<br />
• Voimakkaasti haaroittunut.<br />
• Toimii ruuansulatuksessa <strong>ja</strong><br />
aineiden kierrätyksessä.<br />
• Onteloeläimillä, lattanoilla…<br />
3
Verenkierto - avoin <strong>ja</strong> suljettu verenkierto<br />
• 1. Avoin verenkierto:<br />
– Putkimainen sydän, jossa aukot (ostia).<br />
– Hemolymfa (veri + kudosneste).<br />
– Elinten ympärillä verisinukset<br />
– Hyönteiset, nivel<strong>ja</strong>lkaiset, nilviäiset.<br />
• 2. Suljettu verenkierto:<br />
– Sydän <strong>ja</strong> verisuonisto<br />
– Veri <strong>ja</strong> kudosneste erilliset<br />
– Aineiden vaihto kudosnesteen<br />
välityksellä<br />
– Nivelmadot, mustekalat, selkärankaiset<br />
Kalat Sammakkoeläimet Mateli<strong>ja</strong>t (paisi krokotiilit) Nisäkkäät <strong>ja</strong> linnut<br />
Kiduskapillaarit<br />
Artery<br />
Gill<br />
circulation<br />
Heart:<br />
ventricle (V)<br />
Atrium (A)<br />
Systemic<br />
circulation<br />
Vein<br />
Systeemiset kapillaarit<br />
Keuhkovaltimo<br />
Yläonttolaskimo<br />
Oikea<br />
eteinen<br />
Keuhkolaskimot<br />
Puolikuuläppä<br />
Eteiskammioläppä<br />
Alaonttolaskimo<br />
Keuhko- <strong>ja</strong> ihokapillaarit<br />
Keuhkokapillaarit Keuhkokapillaarit<br />
Pulmocutaneous<br />
circuit<br />
Right<br />
systemic<br />
aorta<br />
Pulmonary<br />
circuit<br />
Pulmonary<br />
circuit<br />
A A<br />
A<br />
Left<br />
A<br />
Systemic A<br />
A<br />
V<br />
Right Left<br />
V<br />
Right<br />
V aorta<br />
Left<br />
V<br />
Right<br />
V<br />
Left<br />
Systemic<br />
Systemic<br />
circuit<br />
circuit<br />
Systeemiset kapillaarit<br />
Oikea<br />
kammio<br />
Systeemiset kapillaarit<br />
Vasen<br />
kammio<br />
Systeemiset kapillaarit<br />
Aorta<br />
Keuhkovaltimo<br />
Vasen<br />
eteinen<br />
Keuhkolaskimot<br />
Puolikuuläppä<br />
Eteiskammioläppä<br />
Verenkierto - Selkärankaisten (suljettu)<br />
verenkiertoelimistö<br />
• Sydän, verisuonet <strong>ja</strong> veri<br />
• Sammakkoeläimillä,<br />
matelijoilla, linnuilla <strong>ja</strong><br />
nisäkkäillä on<br />
kaksinkertainen verenkierto.<br />
– Pieni verenkierto<br />
hengityselimiin (iho,<br />
keuhkot).<br />
– Iso eli systeeminen<br />
verenkierto (muualle<br />
elimistöön)<br />
• Kaloilla ”yksinkertainen”<br />
verenkierto.<br />
Nisäkkäiden verenkiertoelimistö<br />
• Nelilokeroinen sydän<br />
• Suuri eli systeeminen<br />
verenkierto.<br />
– Systolinen verenpaine<br />
120 mm Hg.<br />
– Diastolinen verenpaine<br />
70-90 mm Hg.<br />
– Pulssipaine = SVP-DVP.<br />
• Pieni eli keuhkoverenkierto<br />
– Verenpaine 28/8 mm<br />
Hg.<br />
Verenpaine<br />
• Syntyy:<br />
– 1) Sydämen pumppaustyö<br />
– 2) Verenkierron vastus<br />
• Pitää yllä veren liikettä.<br />
– Minuuttitilavuus (cardiac output):<br />
• CO = Syketaajuus x Iskutilavuus<br />
• CO = 70/min x 70 ml = 4900 ml/min ~ 5 L/min.<br />
4
Valtimo<br />
Painemansetti<br />
Verenpaineen mittaaminen<br />
Valtimo<br />
tukossa<br />
Sydämen toimintakierto<br />
• Yksi kierto kestää levossa n.<br />
0.8 s (syke = 75/min).<br />
• Diastole eli lepovaihe<br />
– 0.5 s kammioissa<br />
– 0.7 s eteisissä<br />
• Systole eli supistusvaihe<br />
– 0.3 s kammioissa<br />
– 0.1 s eteisissä<br />
Paine<br />
Paine<br />
mansetin<br />
mansetin<br />
sisällä<br />
sisällä<br />
yli 120<br />
alle 120<br />
120 120<br />
Eteiskammioläpät<br />
auki<br />
Puolikuuläpät<br />
kiinni<br />
Eteis- <strong>ja</strong> kammiodiastolen<br />
aikana sydän<br />
täyttyy verellä.<br />
Pulssi kuuluu<br />
stetoskoopissa<br />
Sydämen toiminnan säätely<br />
Eteiskammioläpät<br />
kiini<br />
• Autonominen hermosto säätelee sydämen<br />
toimintaa:<br />
– 1) Sympaattinen hermosto kiihdyttää:<br />
• Syketaajuus, supistusvoima <strong>ja</strong> –nopeus<br />
• beta-adrenergiset reseptorit<br />
• Noradrenaliini (nisäkkäät, linnut), adrenaliini (kalat,<br />
sammakkoeläimet)<br />
– 2) Parasympaattinen hermosto hillitsee:<br />
• Syketaajuus<br />
• Muskariiniset kolinergiset reseptorit<br />
• Asetyylikoliini<br />
Verenpainelukema:<br />
120/170<br />
Paine<br />
mansetin<br />
sisällä<br />
alle 120<br />
70<br />
Pulssi<br />
häviää<br />
kuulumasta<br />
Eteissystole<br />
”puskee” verta<br />
kammioihin.<br />
Puolikuuläpät<br />
auki<br />
Kammiosystole<br />
työntää verta<br />
valtimoihin<br />
• Vasen <strong>ja</strong> oikea puolisko<br />
• Läpät:<br />
– Eteiskammioläpät.<br />
• Kolmiliuskaläppä<br />
(oikea)<br />
• Kaksiliuskaläppä<br />
Nisäkkään sydän<br />
Keuhkovaltimo<br />
Yläonttolaskimo<br />
Oikea eteinen<br />
Keuhkolaskimo<br />
(mitraaliläppä,<br />
hiippaläppä)<br />
(vasen)<br />
Puolikuuläppä Puolikuuläppä<br />
– Puolikuuläpät Kolmiliuskaläppä Mitraaliläppä<br />
Alaonttolaskimo<br />
Oikea kammio Vasen kammio<br />
Sydämen autonominen rytmi<br />
• Sinoatriaalinen solmuke tahdistimena<br />
– Autonomisen hermoston säätelemä<br />
• Eteiskammiosolmuke<br />
– 0.1 s viive (hidas johtuminen).<br />
• Hisin kimppu <strong>ja</strong> sen kaksi haaraa<br />
• Purkinjen syyt<br />
– Nopea impulssinjohtuminen<br />
• Sydänsähkökäyrä (electrocardiogram, EKG, ECG)<br />
Neurogeeniset sydämet<br />
Aortta<br />
Keuhkovaltimo<br />
Vasen eteinen<br />
Keuhko<br />
laskimot<br />
5
Veren virtaukseen vaikuttavat tekijät<br />
• Nesteet virtaavat korkeammasta paineesta matalampaan.<br />
• Virtaama (Q) on suoraan verrannollinen (∝) paine-eroon (∆P) (Q ∝ ∆P).<br />
• Virtaama on kääntäen verrannollinen virtausvastukseen (R) (Q ∝ 1/R).<br />
• Q ∝ ∆P/R<br />
• Virtausvastus riippuu viskositeetista (η), verisuonen pituudesta (l) <strong>ja</strong> säteestä<br />
(r).<br />
• R ∝ l η/r 4<br />
• Vasokonstriktio (verisuonen supistuminen)<br />
• Vasodilataatio (verisuonen laajeneminen)<br />
Verenvirtaus laskimossa<br />
kohti sydäntä<br />
Laskimoläpät takaavat<br />
yksisuuntaisen<br />
verivirtauksen<br />
Läppä (auki)<br />
Luustolihas<br />
Läppä (kiini)<br />
Kapillaarit voidaan tarvittaessa sulkea <strong>ja</strong> verenkierto<br />
oh<strong>ja</strong>ta solujen ohi<br />
Veren<br />
virtausnopeus (V)<br />
• Suoraan verrannollinen<br />
virtaamaan (Q).<br />
• Kääntäen verrannollinen<br />
poikkileikkauspinta-alaan<br />
(A)<br />
• V=Q/A<br />
• Veri virtaa aortassa lähes<br />
50 cm/s.<br />
• Veri virtaa kapillaareissa<br />
0.026 cm/s<br />
Aineiden vaihto veren <strong>ja</strong><br />
kudosnesteen välillä<br />
tapahtuu kapillaareissa /<br />
endoteeli n. 1 µm paksu<br />
Valtimo<br />
Endoteeli<br />
Pinta-ala (cm 2 )<br />
5,000<br />
4,000<br />
3,000<br />
2,000<br />
1,000<br />
0<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
Nopeus (cm/sec)<br />
Paine (mm Hg)<br />
Endoteeli<br />
Sileälihas<br />
Sidekudos<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
Diastolinen<br />
paine<br />
Aorta<br />
Valtimo Laskimo<br />
100 µm<br />
Valtimo<br />
Tyvikalvo<br />
Sileä-<br />
Kapillaari lihas<br />
Sidekudos<br />
Arteriolat<br />
Endoteeli<br />
Arteriola Venula<br />
Systolinen<br />
paine<br />
Kapillaarit<br />
Venulat<br />
Lasmimto<br />
Laskimo<br />
Läppä<br />
• Suodatus / Imeytyminen: Osmoottisen paine-eron aiheuttama nesteen ”massavirtaus”<br />
epiteelisolujen väleistä.<br />
– Valtimon puolella verenpaine suurempi (32 mm Hg) kuin kolloidiosmoottinen paine<br />
(22 mm Hg) (suodatus).<br />
– Laskimon puolella verenpaine (15 mm Hg) pienempi kuin kolloidiosmoottinen<br />
paine (22 mm Hg) (imeytyminen).<br />
– Sokerit, suolat, aminohapot, urea, happi<br />
Onttolaskimot<br />
6
Change language