آشنایی با وظایف و عملکرد دستگاه گردش خون بدن

دستگاه گردش خون ( Circulatory System) که به عنوان سیستم قلبی -عروقی شناخته می شود از اندام ها و مایعات مختلفی تشکیل شده است و اکسیژن و مواد مغذی را  به اندام های مختلف بدن منتقل می کند. همه مهره داران دارای دستگاه گردش خون هستند که در آن پلاسمای خون و سلول ها در یک سیستم عروقی بسته در جریان است. در مقابل یک سیستم گردش خون باز هم در برخی از جانوران وجود دارد که در آن خون اعضای بدن و بافت ها به یک محفظه باز ریخته می شود.

در پرندگان و پستانداران سیستم قلبی -عروقی  وجود دارد که با یک قلب چهار حفره ای با رگ های خونی مرتبط است. قلب می تواند دو یا سه اتاقک داشته باشد. بسیاری از بی مهرگان دارای سیستم گردش خون باز هستند که در آن خون (که به آن همولنف  نیز گفته می شود) سلول ها و اندام ها را به طور مستقیم تغذیه می کند.

در برخی از این موجودات  – مانند هشت پا – این سیستم می تواند در بخش های  مختلفی از  بدن پخش شود. سیستم های گردش خون باز و بسته در طول زمان در نژادهای مختلف تکامل یافته است. در ادامه مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک توضیحات بیشتری در این رابطه ارائه می گردد لطفا همراه ما باشید.

عملکرد دستگاه گردش خون

دستگاه گردش خون دارای عملکردهای بسیار زیادی در ارتباط با رساندن هورمون ها ،  سلولهای ایمنی و سایر عملکردهای مربوط به هماهنگی و نگهداری ارگانیسم چند سلولی دارد. همانطور که خون در یک سیستم بسته حرکت می کند ، هم اکسیژن را به بافت ها می رساند و هم مواد زائد ایجاد شده در این بافت ها را با خود حمل می کند.

تکامل حیوانات منجر به افزایش درجه تخصص در بافت ها و اندام ها شده است. به عنوان مثال ، ارگانیسم های ساده دارای سلول هایی مانند اسفنج هستند که هر سلول مستقیماً با محیط در تعامل است یعنی مواد مغذی را از محیط به دست می آورد و مواد زائد خود را مستقیماً به محیط بیرون دفع می کند. در حیوانات بزرگ تر و پیچیده تر این  کار دشوارتر است زیرا سلول های زیادی در اعماق بدن ارگانیسم وجود دارند که حداقل ارتباط ممکن را  با محیط خارجی دارند.

عملکردهای یک ارگانیسم باید توسط مجموعه خاصی از اندام ها انجام شود. به عنوان مثال عملکرد سیستم گوارش برای استخراج مواد مغذی مفید از غذا  است.  سیستم تنفسی با تبادل گازها سرو کار دارد ، در حالی که سیستم عصبی و غدد درون ریز در هماهنگی اعضاء مختلف بدن نقش دارند . برای حفظ هر یک از این  اندام ها ، بدن به سیستم گردش خون نیاز دارد. سیستم گردش خون به هر سلول اجازه می دهد تا مواد مغذی  بدست آورد ، در برابر عوامل بیماری زا محافظت شود  و با سلول های دیگر ارتباط برقرار کند تا در یک محیط کوچک نسبتاً ثابت به زندگی خود ادامه دهد.

اهمیت دستگاه گردش خون

عملکرد اساسی دستگاه گردش خون حمل و نقل است. این عملکرد اساسی مواد مختلفی را به نقاط مختلف بدن حمل و نقل می کند. شبکه پیچیده رگ های خونی که روده کوچک را احاطه کرده است ، محصولات نهایی هضم را جذب می کنند. غده هیپوفیز در اعماق  مغز هورمون هایی ترشح می کند که ساختار اسکلتی -عضلانی، پوششی و سیستم تناسلی را تحت تاثیر قرار می دهد.این هورمون ها از طریق سیستم گردش خون به اندام ها و سلول های هدف خود منتقل می شوند. در آلوئول های (alveoli) موجود در ریه ها ، اکسیژن هوا به هموگلوبین متصل می شود (موجود در گلبول های قرمز خون). از طریق این پروتئین، خون اکسیژن را به سلول های بدن منتقل می کند.

خون همچنین نقش مهمی در حفظ PH مایعات بدن دارد. از آنجا که pH بر کارایی و اثر بخشی هر بیومولکولی تأثیر می گذارد ، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. تنظیم دما نیز توسط سیستم گردش خون انجام می شود. با افزایش دمای بدن عروق منبسط می شوند که منجر به از دست دادن گرما می شود.

در دماهای پایین رگ های خونی که خون اندام ها را تأمین می کنند ، منقبض می شوند. این انقباض گرمای بدن را برای اندام های داخلی حفظ می کند. سرانجام ، خون و لنف ( lymph ) حاوی آنتی بادی و سلول های ایمنی هستند. سلول هایی از بدو تولد و از طریق قرار گرفتن در معرض عوامل بیماری زا بدست می آید.

اجزاء دستگاه گردش خون

سیستم گردش خون از قلب ، رگ های خونی ، لنفاوی و عروق لنفاوی تشکیل شده است. در حالی که قلب بزرگترین “ارگان” سیستم گردش خون است ، در واقع فقط یک رگ خونی بزرگ است که توسط عضلات احاطه شده است. سرخرگ ها و وریدها  بعضاً به عنوان عضوی به هم پیوسته که در بدن قرار دارد ، در نظر گرفته می شوند.

قلب

در انسان ، قلب دارای چهار اتاقک است که از دو دهلیز و دو بطن تشکیل شده است. دهلیزها اتاق های گیرنده هستند و از رگ ها خون دریافت می کنند و  بطن ها به گونه ای طراحی شده اند که پمپ های کارآمدی هستند و خون را به عروق می فرستند.

خون اکسیژن را از ریه ها گرفته و از طریق ورید ریوی به دهلیز چپ می رساند در طی سیستول دهلیزی یا انقباض از طریق دریچه میترال وارد بطن چپ می شود. در طی سیستول بطنی ، این خون به آئورت پمپ می شود تا از طریق شریان ها  و مویرگ ها در بدن گردش یابد.

تبادل مواد از طریق دیواره های اندوتلیال تک سلولی مویرگ ها اتفاق می افتد. خون اکسید شده از بافت های مختلف از طریق دو رگ اصلی – ورید فوقانی و تحتانی – به دهلیز راست قلب برمی گردد. هنگامی که خون اکسید شده از طریق دریچه سه لتی به بطن راست می رسد ، در طی سیستول بطنی از طریق شریان ریوی به ریه ها پمپ می شود . در ریه ها ، تبادل گاز در آلوئول ها اتفاق می افتد.

بنابراین سیستم گردش خون در انسان می تواند به دو حلقه تقسیم شود که در اطراف قلب قرار دارند. اولین حلقه گردش خون ریوی نام دارد و خون را بین قلب و ریه ها حمل می کند. حلقه گسترده دیگر گردش سیستمیک نام دارد و از آئورت شروع می شود و اکسیژن و مواد مغذی تمام بافت های بدن از جمله عضلات قلب را تأمین می کند.

رگ های خونی

دو نوع رگ اصلی وجود دارد – آنهایی که خون را به سمت قلب می آورند ، ورید (veins) نامیده می شوند و آنهایی که خون را از قلب به سمت سایر بافت ها و اندام ها می برند شریان (arteries)  نامیده می شوند . شریان ها و وریدها  که به ترتیب سرخرگ و سیاهرگ نامیده می شوند در اندام های دورتر به مویرگ تبدیل می شوند. در واقع باریک ترین رگ های خونی مویرگ هایی هستند که از یک لایه سلول های اپی تلیال سنگفرشی ساخته شده اند . این ساختارهای نازک محل اصلی تبادل مواد بین سیستم گردش خون و بافت ها هستند.

خون شریانی به دلیل داشتن اکسیژن زیادی که دارد معمولاً قرمز روشن است ، در حالی که خون وریدی تیره تر و آبی یا بنفش است. خون مورد نیاز برای آزمایشات معمولاً از وریدها گرفته می شود . عروق گردش خون سیستمیک خون اکسیژن دار هستند ، در حالی که وریدها خون بی اکسیژن با مقادیر زیادی دی اکسید کربن را به سمت قلب می آورد. عکس این مسئله برای گردش ریوی صادق است زیرا خون اکسیژن را در ریه ها دریافت می کند و سپس به قلب باز می گردد تا به بدن منتقل شود.

گردش خون لنفاوی

اگرچه گاهی اوقات سیستم لنفاوی جدا از سیستم گردش خون در نظر گرفته می شود اما عملکرد بسیار مشابهی دارند. مایع لنف یک محلول بی رنگ است که تمام سلول های بدن را پاکسازی  می کند و یک جز اصلی مایع خارج از سلول را تشکیل می دهد . به دلیل نیروی هیدرواستاتیک موجود در مویرگ ها آب ، یون ها و املاح کوچک از سیستم گردش خون وارد سلول ها می شوند.

مایع میان بافتی از بسیاری جهات به پلاسمای خون شبیه است. مقداری از این مایع شروع به جریان یافتن در شبکه باز ساختارهای لوله ای می کند که گردش خون لنفاوی را تشکیل می دهند. این مایع لنف نامیده می شود و از غدد لنفاوی عبور می کند و عوامل بیماری زا ، سلول های آسیب دیده یا سلول های سرطانی را به دام انداخته و از بین می برد. پس از آن مواد زائد متابولیکی و باقیمانده های سلولی به جریان خون منتقل کرده و قبل از دفع مواد زائد بدن ، فرآوری می شوند.

یکی از عملکردهای مهم سیستم لنفاوی حفظ هموستاز (homeostasis )  بین مایع موجود در خون و میزان مایع موجود در بافت ها  است. شبکه ای که در آن رگ ها و گره های لنفاوی به درستی کار کند از تورم جلوگیری کرده و در ایمنی بدن نقش  بسیار زیادی دارد و برای جذب چربی ها و ویتامین های محلول در چربی بسیار مهم است.

دستگاه گردش خون چگونه کار می کند؟

سیستم گردش خون عمدتا توسط قلب هدایت می شود. فشار ایجاد شده توسط  قلب ، خون را به داخل رگ ها هول می دهد. عروق با فشار خون منبسط می شوند و خون تا انتها به کوچکترین مویرگ ها منتقل می شود. وریدها توسط انواع ماهیچه های صاف احاطه شده اند و این عضلات به حرکت خون در وریدها با فشار پایین و بازگشت به قلب کمک می کنند. فعالیت های دیگر مانند حرکات عضلات بزرگ نیز می توانند به رانش خون در سیستم گردش خون  کمک کنند. به طور کلی ، گردش خون در کل سیستم و بازگشت آن به قلب فقط یک دقیقه طول می کشد.

ساختار دستگاه گردش خون

به طور کلی ، سیستم گردش خون یک الگو ، ساختار و جریان کلی دارد. خون از قلب شروع می شود ، جایی که به دو الگوی گردش خون تقسیم می شود. گردش خون ریوی به ریه ها و به قلب برمی گردد. از این راه برای اکسیژن رسانی به ریه ها استفاده می شود. سپس ، خون دوباره وارد قلب می شود و از طریق گردش سیستمیک پمپ می شود.

این سیستم  یک تنظیم استاندارد دارند. ابتدا شریان ها خون اکسیژن دار را به سمت بافت ها حمل می کنند و با نزدیک شدن شریان ها به بافت مورد نظر ، کوچکتر می شوند و در نهایت به مویرگ تبدیل می شوند. مویرگ ها کوچکترین رگ ها هستند و به عنوان محل تبادل گاز در بافت ها عمل می کنند. در طرف دیگر مویرگ ها ،  باعث شروع  به رشد کرده و به رگ های بزرگ تبدیل می شوند. وریدها خون دی اکسید شده را همراه با مواد زائد مختلف به قلب منتقل می کنند. مواد زائد از طریق ریه ها دفع می شوند  یا توسط کبد یا کلیه ها فیلتر می شوند.

در برخی از جانداران سیستم گردش خون می تواند بسیار متفاوت باشد مثلا ماهی ها فقط یک قلب دو حفره ای دارند و سیستم گردش خون  درآنها بسیار ساده تر است. موجودات دیگر مانند حشرات و سایر بی مهرگان ممکن است دارای  سیستم  گردش خون باز باشند. این شکل از سیستم گردش خون  فاقد رگ و عروق است.  جانوران دیگری مانند اختاپوس قلب های چندگانه ای دارند  که وظایف سیستم گردش خون را انجام دهند.

بیماری های دستگاه گردش خون

بیماری های سیستم گردش خون اغلب در عدم توانایی عملکرد صحیح هر یک از این قسمت های این سیستم متمرکز شده است. به عنوان مثال تصلب شرایین ، تجمع پلاک های چربی در دیواره های شریان است که باعث افزایش فشار خون می شود اما جریان خون را کاهش می دهد. قلب برای غلبه بر این انسداد باید بیشتر کار کند. بیماری های سیستم گردش خون اغلب باعث سایر موارد مانند حمله قلبی یا سکته می شوند.

سیستم گردش خون شبکه گسترده ای از لوله ها است و به عنوان یک عامل اساسی برای نجات بدن عمل می کند و ترکیبات مختلفی را از هر سلول و بافت به سمت مقصد نهایی حمل می کند. این مواد می تواند مواد سمی باشد که باید در کبد متابولیزه شوند یا هورمون هایی که باید به اندام های هدف منتقل شوند یا مواد مغذی و اکسیژن مورد نیاز هر سلول  است که باید انتقال داده شود. بنابراین تشکیل پلاک های چربی در رگ های خونی و اختلالات لخته شدن خون که مانع پاسخ بدن به آسیب می شود برای سلامتی بسیار مضر است.

بیماری تصلب شرایین

تصلب شرایین یا آترواسکلروز اصطلاحی عمومی برای سخت شدن و سفت شدن سرخرگ ها است. این امر منجر به اختلال در سیستم گردش خون برای تأمین مواد مغذی به قسمت های مختلف بدن می شود ، زیرا عروق باید متناسب با فشار خون منبسط  شوند. اگر دیواره های یک سرخرگ یا شریان سفت شود ، دیگر نمی تواند با فشار خون تولید شده توسط هر ضربان قلب سازگار شود بنابراین منجر به ایجاد فشار اضافی بر روی عضلات قلب می شود.

تصلب شرایین می تواند منجر به تعدادی بیماری در رگ خونی آسیب دیده شود. اگر شریان های خونرسانی کننده قلب تحت تأثیر قرار بگیرند ، می تواند منجر به آنژین (درد در قفسه سینه) ، سکته قلبی یا ایست قلبی شود. این امر می تواند منجر به افزایش فشار خون در مواقعی می شود  که عروق کلیه بطور جزئی یا بطور کامل مسدود شده باشند.

انسداد کامل هر رگ خونی که اکسیژن و گلوکز را برای  مغز تأمین می کند می تواند منجر به سکته مغزی  شود و  می تواند آسیب احتمالی غیر قابل جبرانی به سلول های عصبی و مغزی  وارد کند. اگر رگ های خونی که خون اکسیژنه اندام ها  را تأمین می کنند تحت تأثیر قرار بگیرند ، می تواند منجر به نکروز(necrosis)  بافت ها شود و به طور بالقوه منجر به قانقاریا (gangrene)  می شود.