CARDIOVASCULAIR SYSTEEM: FYSIOLOGIE, ORGAANFUNCTIES, HISTOLOGIE - ANATOMIE EN FYSIOLOGIE - 2026

Het cardiovasculaire systeem is een complexe reeks bloedvaten die stoffen transporteren tussen cellen en bloed, en tussen bloed en omgeving. De componenten zijn het hart, de bloedvaten en het bloed.

De functies van het cardiovasculaire systeem zijn: 1) zuurstof en voedingsstoffen naar de weefsels van het lichaam verdelen; 2) transport van kooldioxide en metabolische afvalproducten van weefsels naar de longen en uitscheidingsorganen; 3) bijdragen aan de werking van het immuunsysteem en thermoregulatie.

Bron: Edoarado

Het hart werkt als twee pompen, één voor de longcirculatie en één voor de systemische. Beide circulaties vereisen dat de kamers van het hart op een ordelijke manier samentrekken, waarbij het bloed in één richting wordt verplaatst.

Pulmonale circulatie is de bloedstroom tussen de longen en het hart. Het maakt de uitwisseling van bloedgassen en de longblaasjes mogelijk. Systemische circulatie is de bloedstroom tussen het hart en de rest van het lichaam, met uitzondering van de longen. Het betreft de bloedvaten binnen en buiten de organen.

De studie van aangeboren hartafwijkingen heeft geleid tot grote vooruitgang in de kennis van de anatomie van het hart van pasgeborenen en volwassenen, en van de genen of chromosomen die betrokken zijn bij aangeboren afwijkingen.

Een groot aantal hartaandoeningen die tijdens het leven worden opgelopen, is afhankelijk van factoren zoals leeftijd, geslacht of familiegeschiedenis. Een gezond dieet, lichaamsbeweging en medicijnen kunnen deze ziekten voorkomen of beheersen.

Een betrouwbare diagnose van ziekten van de bloedsomloop is mogelijk gemaakt door technologische vooruitgang in beeldvorming. Evenzo hebben de vorderingen in de chirurgie het mogelijk gemaakt om de meeste aangeboren afwijkingen en veel niet-aangeboren ziekten te verhelpen.

Anatomie en histologie van het hart

Camera's

Het hart heeft een functioneel verschillende linker- en rechterkant. Elke zijde van de is verdeeld in twee kamers, een bovenste genaamd atrium en een onderste genaamd ventrikel. Beide kamers bestaan ​​voornamelijk uit een speciaal type spier, het hart.

De atria of bovenste kamers worden gescheiden door het interatriale septum. De ventrikels of lagere kamers worden gescheiden door het interventriculaire septum. De wand van het rechter atrium is dun en drie aders voeren bloed af naar het binnenste: de bovenste en onderste vena cava en de coronaire sinus. Dit bloed komt uit het lichaam.

Delen van het hart. Bron: Diagram_of_the_human_heart_ (bijgesneden) _pt.svg: Rhcastilhos afgeleid werk: Ortisa

De linker atriumwand is drie keer dikker dan de rechter. Vier longaders lozen zuurstofrijk bloed in het linker atrium. Dit bloed komt uit de longen.

De wanden van de ventrikels, vooral de linker, zijn veel dikker dan die van de atria. De longslagader begint bij de rechterventrikel, die het bloed naar de longen leidt. De aorta begint bij de linkerventrikel, die bloed naar de rest van het lichaam leidt.

Het binnenoppervlak van de ventrikels is geribbeld, met bundels en banden van spieren, genaamd trabeculae carneae. De papillaire spieren steken uit in de holte van de ventrikels.

Kleppen

Elke opening van de ventrikels wordt beschermd door een klep die de terugkeer van de bloedstroom verhindert. Er zijn twee soorten kleppen: de atrioventriculaire (mitralisklep en tricuspidalisklep) en de semilunaire klep (pulmonaal en aorta).

De mitralisklep, die bicuspide is, verbindt het linker atrium (atrium) met het ventrikel aan dezelfde kant. De tricuspidalisklep verbindt het rechter atrium (atrium) met het ventrikel aan dezelfde kant.

Knobbels zijn bladvormige vouwen van het endocardium (een membraan versterkt met vezelig bindweefsel). De knobbels en papillaire spieren van de atrioventriculaire kleppen zijn verbonden door structuren, chordae tendinae genaamd, in de vorm van dunne koorden.

Semilunaire kleppen zijn zakvormige constructies. De pulmonale klep, samengesteld uit twee klepbladen, verbindt de rechterventrikel met de longslagader. De aortaklep, samengesteld uit drie klepbladen, verbindt de linker hartkamer met de aorta.

Een band van fibreus bindweefsel (annulus fibrosus), die de atria van de ventrikels scheidt, biedt oppervlakken voor spieraanhechting en klephouder.

Muur

De wand van het hart bestaat uit vier lagen: endocardium (binnenste laag), myocardium (binnenste middelste laag), epicardium (buitenste middelste laag) en pericardium (buitenste laag).

Het endocardium is een dunne laag cellen die lijkt op het endotheel van bloedvaten. Het myocardium bevat de contractiele elementen van het hart.

Het myocardium bestaat uit spiercellen. Elk van deze cellen heeft myofibrillen die contractiele eenheden vormen die sarcomeren worden genoemd. Elke sarcomeer heeft actinefilamenten die vanuit tegenovergestelde lijnen uitsteken en zijn georganiseerd rond dikke myosinefilamenten.

Het epicardium is een laag mesotheelcellen die wordt gepenetreerd door coronaire vaten die naar het myocard leiden. Deze vaten voorzien het hart van arterieel bloed.

Het pericardium is een losse laag epitheelcellen die op bindweefsel rust. Het vormt een vliezige zak waarin het hart is opgehangen. Het is onder aan het middenrif, aan de zijkanten van het borstvlies en voor het borstbeen bevestigd.

Histologie van het vasculaire systeem

De grote bloedvaten delen een drielaagse structuur, namelijk de tunica intima, tunica media en tunica adventitia.

De tunica intima, de binnenste laag, is een monolaag van endotheelcellen bedekt met elastisch weefsel. Deze laag regelt de vasculaire permeabiliteit, vasoconstrictie, angiogenese en reguleert de stolling.

De tunica intima van de aderen van de armen en benen heeft kleppen die de terugstroom van bloed verhinderen en het naar het hart leiden. Deze kleppen bestaan ​​uit endotheel en weinig bindweefsel.

Het tunica-medium, dat de tussenlaag is, wordt van de intima gescheiden door een intern elastisch vel, samengesteld uit elastine. Het tunica-medium is samengesteld uit gladde spiercellen, ingebed in een extracellulaire matrix, en elastische vezels. In de slagaders is het tunica-medium dik, terwijl het in de aderen dun is.

De tunica adventitia, de buitenste laag, is de sterkste van de drie lagen. Het is samengesteld uit collageen en elastische vezels. Deze laag is een beperkende barrière die vaten beschermt tegen uitzetting. In grote slagaders en aders bevat de adventitia vasa vasorum, kleine bloedvaten die de vaatwand voorzien van zuurstof en voedingsstoffen.

Fysiologie van het hart

Rijsysteem

De regelmatige samentrekking van het hart is het resultaat van het inherente ritme van de hartspier. De samentrekking begint in de boezems. Het volgt de samentrekking van de ventrikels (atriale en ventriculaire systole). Ontspanning van de atriale en ventriculaire kamers (diastole) volgt.

Een gespecialiseerd hartgeleidingssysteem is verantwoordelijk voor het afvuren van de elektrische activiteit en het overbrengen naar alle delen van het myocardium. Dit systeem bestaat uit:

- Twee kleine massa's gespecialiseerd weefsel, namelijk: sinoatriale knoop (SA-knoop) en atrioventriculaire knoop (AV-knoop).

- De His-bundel met zijn takken en het Purkinje-systeem, gelegen in de ventrikels.

In het menselijk hart bevindt de SA-knoop zich in het rechteratrium, naast de superieure vena cava. Het AV-knooppunt bevindt zich in het rechter achterste deel van het interatriale septum.

Ritmische hartcontracties zijn het gevolg van een spontaan opgewekte elektrische impuls bij het SA-knooppunt. De snelheid van het genereren van elektrische impulsen wordt gecontroleerd door de pacemakercellen van dit knooppunt.

De puls die in het SA-knooppunt wordt gegenereerd, gaat door het AV-knooppunt. Vervolgens gaat het door de bundel van His en zijn takken naar het Purkinje-systeem, in de ventrikelspier.

Hartspier

Hartspiercellen zijn verbonden door tussenliggende schijven. Deze cellen zijn in serie en parallel met elkaar verbonden en vormen zo spiervezels.

De celmembranen van de tussenliggende schijven versmelten met elkaar om doorlaatbare verbindingspunten te vormen die een snelle diffusie van ionen en dus elektrische stroom mogelijk maken. Omdat alle cellen elektrisch met elkaar zijn verbonden, wordt gezegd dat de hartspier functioneel een elektrisch syncytium is.

Het hart bestaat uit twee syncytica:

- Die van het atrium, gevormd door de wanden van de atria.

- Het ventrikel, bestaande uit de wanden van de ventrikels.

Door deze verdeling van het hart kunnen de atria samentrekken kort voordat de ventrikels samentrekken, waardoor het hart effectief pompt.

Actiepotentieel van de hartspier

De verdeling van ionen over het celmembraan produceert een verschil in elektrisch potentiaal tussen de binnenkant en de buitenkant van de cel, dat bekend staat als het membraanpotentiaal.

Het rustmembraanpotentieel van een zoogdierhartcel is -90 mV. Een stimulus produceert een actiepotentiaal, wat een verandering in membraanpotentiaal is. Dit potentieel verspreidt zich en is verantwoordelijk voor het begin van contractie. Het actiepotentieel verloopt in fasen.

In de depolarisatiefase wordt de hartcel gestimuleerd en vindt het openen van de spanningsafhankelijke natriumkanalen plaats en treedt natrium de cel binnen. Voordat de kanalen sluiten, bereikt de membraanpotentiaal +20 mV.

In de initiële repolarisatiefase sluiten natriumkanalen, begint de cel te repolariseren en verlaten kaliumionen de cel via kaliumkanalen.

In de plateaufase vindt het openen van calciumkanalen en het snel sluiten van kaliumkanalen plaats. De snelle repolarisatiefase, de sluiting van calciumkanalen en de langzame opening van kaliumkanalen brengen de cel terug naar zijn rustpotentieel.

Contractiele reactie

Het openen van spanningsafhankelijke calciumkanalen in spiercellen is een van de gebeurtenissen van depolarisatie waardoor Ca ⁺² het myocard ^kan binnendringen. Ca ⁺² is een effector die depolarisatie en hartcontractie koppelt.

Na depolarisatie van cellen komt Ca ⁺² binnen , wat de afgifte van extra Ca ⁺² triggert , via Ca ^{+ 2-} gevoelige kanalen , in het sarcoplasmatisch reticulum. Dit verhoogt de Ca ^{+ 2} -concentratie honderd keer .

De contractiele reactie van de hartspier begint na depolarisatie. Wanneer spiercellen repolariseren, absorbeert het saccoplasmatisch reticulum opnieuw overtollig Ca ⁺² . De Ca ^+2- concentratie keert terug naar het oorspronkelijke niveau, waardoor de spier zich kan ontspannen.

De verklaring van de wet van het hart van Starling is "de energie die vrijkomt tijdens contractie hangt af van de lengte van de oorspronkelijke vezel." In rust wordt de aanvankelijke lengte van de vezels bepaald door de mate van diastolische vulling van het hart. De druk die zich in het ventrikel ontwikkelt, is evenredig met het volume van het ventrikel aan het einde van de vulfase.

Hartfunctie: hartcyclus en elektrocardiogrammen

In de late diastole zijn de mitralis- en tricuspidalisklep open en zijn de aorta- en longklep gesloten. Gedurende de diastole komt bloed het hart binnen en vult het de atria en ventrikels. De vullingssnelheid vertraagt ​​naarmate de ventrikels uitzetten en de AV-kleppen sluiten.

Contractie van de atriale spieren, of atriale systole, vermindert het foramina van de superieure en inferieure vena cava en de longader. Bloed wordt meestal in het hart vastgehouden door de traagheid van de beweging van het binnenkomende bloed.

Ventriculaire contractie, of ventriculaire systole, begint en de AV-kleppen sluiten. Tijdens deze fase wordt de ventrikelspier weinig korter en drukt het myocardium het bloed op het ventrikel. Dit wordt isovolumische druk genoemd, het duurt totdat de druk in de ventrikels groter is dan de druk in de aorta en de longslagader en de kleppen opengaan.

De meting van de fluctuaties in het potentieel van de hartcyclus wordt weerspiegeld in het elektrocardiogram: de P-golf wordt geproduceerd door de depolarisatie van de atria; het QRS-complex wordt gedomineerd door ventriculaire depolarisatie; de T-golf is de herpolarisatie van de ventrikels.

Werking van de bloedsomloop

Componenten

De circulatie is verdeeld in systemisch (of perifeer) en pulmonaal. De componenten van de bloedsomloop zijn aders, venulen, slagaders, arteriolen en haarvaten.

Venulen ontvangen bloed uit haarvaten en versmelten geleidelijk met grote aderen. Aders voeren bloed terug naar het hart. De druk in het veneuze systeem is laag. De vaatwanden zijn dun maar gespierd genoeg om samen te trekken en uit te zetten. Hierdoor kunnen ze een controleerbaar bloedreservoir zijn.

De slagaders hebben de functie om onder hoge druk bloed naar de weefsels te transporteren. Hierdoor hebben de slagaders sterke vaatwanden en beweegt het bloed met hoge snelheid.

De arteriolen zijn kleine takken van het arteriële systeem, die fungeren als controlekanalen waardoor bloed naar de haarvaten wordt getransporteerd. De arteriolen hebben sterke spierwanden die meerdere keren kunnen samentrekken of verwijden. Hierdoor kunnen de slagaders de bloedstroom naar behoefte veranderen.

Capillairen zijn kleine vaten in de arteriolen die de uitwisseling van voedingsstoffen, elektrolyten, hormonen en andere stoffen tussen bloed en interstitiële vloeistof mogelijk maken. Capillaire wanden zijn dun en hebben veel poriën die doorlatend zijn voor water en kleine moleculen.

Druk

Wanneer de ventrikels samentrekken, neemt de interne druk van het linkerventrikel toe van nul tot 120 mm Hg. Hierdoor gaat de aortaklep open en wordt de bloedstroom in de aorta uitgestoten, de eerste slagader van de systemische circulatie. De maximale druk tijdens systole wordt de systolische druk genoemd.

De aortaklep sluit dan en de linker hartkamer ontspant zich, zodat bloed vanuit het linker atrium via de mitralisklep kan binnendringen. De periode van ontspanning wordt diastole genoemd. Gedurende deze periode daalt de druk tot 80 mm Hg.

Het verschil tussen de systolische en diastolische druk is daarom 40 mm Hg, uitgedrukt als polsdruk. De complexe arteriële boom vermindert de druk van de pulsaties, waardoor met een paar pulsaties de bloedstroom naar de weefsels continu is.

De samentrekking van de rechterkamer, die gelijktijdig met die van de linker hartkamer plaatsvindt, duwt bloed door de pulmonale klep en in de longslagader. Dit is verdeeld in kleine slagaders, arteriolen en haarvaten van de longcirculatie. De pulmonale druk is veel lager (10-20 mm Hg) dan de systemische druk.

Bloedsomloopreactie op bloeding

Bloeden kan extern of intern zijn. Als ze groot zijn, hebben ze onmiddellijke medische aandacht nodig. Een aanzienlijke afname van het bloedvolume veroorzaakt een daling van de bloeddruk, de kracht die het bloed in de bloedsomloop beweegt om de zuurstof te leveren die weefsels nodig hebben om in leven te blijven.

De daling van de bloeddruk wordt waargenomen door baroreceptoren, die hun ontladingssnelheid verminderen. Het cardiovasculaire centrum van de hersenstam dat zich aan de basis van de hersenen bevindt, detecteert verminderde activiteit van basoreceptoren, waardoor een reeks homeostatische mechanismen wordt ontketend die proberen de normale bloeddruk te herstellen.

Het medullaire cardiovasculaire centrum verhoogt de sympathische stimulatie van de rechter sinoatriale knoop, wat: 1) de samentrekkingskracht van de hartspier verhoogt, waardoor het bloedvolume dat in elke puls wordt gepompt toeneemt; 2) verhoogt het aantal beats per tijdseenheid. Beide processen verhogen de bloeddruk.

Tegelijkertijd stimuleert het medullaire cardiovasculaire centrum de samentrekking (vasoconstrictie) van bepaalde bloedvaten, waardoor een deel van het bloed dat ze bevatten naar de rest van de bloedsomloop wordt verplaatst, inclusief het hart, waardoor de bloeddruk stijgt.

Bloedsomloop bij inspanning

Tijdens inspanning verhogen lichaamsweefsels hun behoefte aan zuurstof. Daarom moet tijdens extreme aërobe training de snelheid van het bloed dat door het hart pompt, stijgen van 5 tot 35 liter per minuut. Het meest voor de hand liggende mechanisme om dit te bereiken is de toename van het aantal hartslagen per tijdseenheid.

De toename van pulsaties gaat gepaard met: 1) arteriële vaatverwijding in de spieren; 2) vasoconstrictie in het spijsverterings- en nierstelsel; 3) vasoconstrictie van de aderen, waardoor de veneuze terugkeer naar het hart toeneemt en daardoor de hoeveelheid bloed die het kan pompen. Zo krijgen de spieren meer bloed en dus meer zuurstof

Het zenuwstelsel, met name het medullaire cardiovasculaire centrum, speelt een fundamentele rol bij deze reacties op inspanning door middel van sympathische stimulaties.

Embryologie

In week 4 van de menselijke embryonale ontwikkeling beginnen de bloedsomloop en het bloed zich te vormen tot "bloedeilanden" die verschijnen in de mesodermale wand van de dooierzak. Tegen die tijd begint het embryo te groot te worden om de zuurstofverdeling alleen door diffusie te laten plaatsvinden.

Het eerste bloed, bestaande uit erytrocyten met kern, zoals die van reptielen, amfibieën en vissen, is afkomstig van cellen die hemangioblasten worden genoemd en die zich in 'bloedeilanden' bevinden.

In de weken 6–8 begint de bloedproductie, bestaande uit typische kernloze rode bloedcellen van zoogdieren, naar de lever te gaan. Tegen maand 6 koloniseren erytrocyten het beenmerg en begint hun productie door de lever af te nemen en stopt ze in de vroege neonatale periode.

Embryonale bloedvaten worden gevormd door drie mechanismen:

- Coalescentie in situ (vasculogenese).

- Migratie van endotheliale precursorcellen (angioblasten) naar de organen.

- Ontwikkeling van bestaande vaten (angiogenese).

Het hart komt voort uit het mesoderm en begint te kloppen in de vierde week van de zwangerschap. Tijdens de ontwikkeling van de cervicale en cefale regio's vormen de eerste drie zijbogen van het embryo het arteriële halsslagader.

Ziekten: gedeeltelijke lijst

Aneurisme . Verbreding van een zwak segment van een slagader veroorzaakt door bloeddruk.

Aritmie . Afwijking van de normale regelmaat van het hartritme door een defect in de elektrische geleiding van het hart.

Atherosclerose . Chronische ziekte veroorzaakt door afzetting (plaques) van lipiden, cholesterol of calcium op het endotheel van grote slagaders.

Aangeboren afwijkingen . Afwijkingen van genetische of ecologische oorsprong van de bloedsomloop die bij de geboorte aanwezig zijn.

Dyslipidemieën . Abnormale bloedlipoproteïneniveaus. Lipoproteïnen dragen lipiden over tussen organen.

Endocarditis . Ontsteking van het endocardium veroorzaakt door een bacteriële en soms schimmelinfectie.

Cerebrovasculaire ziekte . Plotselinge schade door verminderde bloedstroom in een deel van de hersenen.

Valvulaire ziekte . Mitralisklep defect om onjuiste bloedstroom te voorkomen.

Falen hart . Onvermogen van het hart om effectief samen te trekken en te ontspannen, waardoor de prestaties afnemen en de bloedsomloop in gevaar komt.

Hypertensie . Bloeddruk hoger dan 140/90 mm Hg. Produceert atherogenese door het endotheel te beschadigen

Infarct . Dood van een deel van het myocardium veroorzaakt door onderbreking van de bloedstroom door een trombus die vastzit in een kransslagader.

Spataderen en aambeien . Een waterpokken is een ader die is opgezwollen door bloed. Aambeien zijn groepen spataderen in de anus.

Referenties

1. Aaronson, PI, Ward, JPT, Wiener, CM, Schulman, SP, Gill, JS 1999. Het cardiovasculaire systeem in één oogopslag Blackwell, Oxford.
2. Artman, M., Benson, DW, Srivastava, D., Joel B. Steinberg, JB, Nakazawa, M. 2005. Cardiovasculaire ontwikkeling en aangeboren afwijkingen: moleculaire en genetische mechanismen. Blackwell, Malden.
3. Barrett, KE, Brooks, HL, Barman, SM, Yuan, JX-J. 2019. Ganong's review van medische fysiologie. McGraw-Hill, New York.
4. Burggren, WW, Keller, BB 1997. Ontwikkeling van cardiovasculaire systemen: moleculen voor organismen. Cambridge, Cambridge.
5. Dzau, VJ, Duke, JB, Liew, C.-C. 2007. Cardiovasculaire genetica en genomica voor de cardioloog, Blackwell, Malden.
6. Boer, CG1999. Evolutie van het cardiopulmonale systeem van gewervelde dieren. Annual Review of Physiology, 61, 573-592.
7. Gaze, DC 2012. Het cardiovasculaire systeem - fysiologie, diagnostiek en klinische implicaties. InTech, Rijeka.
8. Gittenberger-de Groot, AC, Bartelings, MM, Bogers, JJC, Boot, MJ, Poelmann, RE 2002. De embryologie van de gemeenschappelijke arteriële stam. Vooruitgang in pediatrische cardiologie, 15, 1-8.
9. Gregory K. Snyder, GK, Sheafor, BA 1999. Rode bloedcellen: middelpunt in de evolutie van de bloedsomloop van vertebraten. American Zoologist, 39, 89-198.
10. Hall, JE 2016. Guyton en Hall leerboek van medische fysiologie. Elsevier, Philadelphia.
11. Hempleman, SC, Warburton, SJ 2013. Vergelijkende embryologie van het carotislichaam. Ademhalingsfysiologie en neurobiologie, 185, 3-8.
12. Muñoz-Chápuli, R., Carmona, R., Guadix, JA, Macías, D., Pérez-Pomares, JM 2005. De oorsprong van de endotheelcellen: een evo-devo-benadering voor de overgang van ongewervelde / gewervelde dieren van de bloedsomloop . Evolutie en ontwikkeling, 7, 351-358.
13. Rogers, K. 2011. Het cardiovasculaire systeem. Britannica Educational Publishing, New York.
14. Safar, ME, Frohlich, ED 2007. Atherosclerose, grote slagaders en cardiovasculair risico. Karger, Bazel.
15. Saksena, FB 2008. Kleurenatlas van lokale en systemische tekenen van hart- en vaatziekten. Blackwell, Malden.
16. Schmidt-Rhaesa, A. 2007. De evolutie van orgaansystemen. Oxford, Oxford.
17. Taylor, RB 2005. Taylor's cardiovasculaire aandoeningen: een handboek. Springer, New York.
18. Topol, EJ, et al. 2002. Textbook of Cardiovascular Medicine. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia.
19. Whittemore, S., Cooley, DA 2004. De bloedsomloop. Chelsea House, New York.
20. Willerson, JT, Cohn, JN, Wellens, HJJ, Holmes, DR, Jr. 2007. Cardiovasculaire geneeskunde. Springer, Londen.