Chapter 7 Kardiovaskulinė sistema
7.1 Įžanga
Širdies ir kraujagyslių (arba kitaip, kardiovaskulinė) sistema yra tarpusavyje glaudžiai susijusios, tačiau širdies struktūra ir funkciją galima atskirti nuo kraujagyslių funkcijų. Ne veltui yra chirurgai, kurių vieni operuoja kraujagysles, o kiti - širdį! Šiame skyriuje aptarsime širdies struktūrą ir funkciją bei kraujagyslių struktūrą ir funkciją.
Priešingai negu kitur, šiame skyriuje reikės daugiau fizikos žinių. Jeigu visai nežinote, kuo skiriasi turbulentinis ir laminarinė srovės, bei kaip slėgis kinta priklausomai nuo skerspjūvio ploto, rekomenduočiau šiuos skyrius pasikartoti. Nors šių žinių nereikės tiesiogiai, tai padeda suprasti, kaip organų sistema užtikrinti fizinio objekto - kraujo - judėjimą po organizmą.
7.2 Kraujagyslių iššūkis
Kraujagyslių sistema nėra būdinga visiems gyvūnams - duobagyviai sugeba užtikrinti tinkamą medžiagų pernašą be kraujagyslių. Problema iškyla tuomet, kai medžiagų įsisavinimas tampa lokalizuotas. Pavyzdžiui, kaip užtikrinti, jog gliukozė iš virškinamojo trakto pasiektų centrinę nervinę sistemą? Arba CNS gali būti arti vietos, kur vyksta virškinimas, arba evoliucijos eigoje gali atsirasti kraujagyslių sistema, kuri perneša maisto medžiagas iš virškinimo vietos iki audinių, kuriems reikia maisto medžiagų. Su kraujagyslėmis atsiranda papildomas iššūkis - kaip kraują stumdyti? Tam kraujagyslės gali susitraukti pačios, arba gali atsirasti specializuotas organas - širdis.
Dar geriau, organizmui augant, kraujagyslės ir širdis turi prisitaikyti taip, jog kraujo cirkuliacija vyktų visame organizme. Geriausias pavyzdys yra žirafa - kaip ji užtikrina, jog kraujas pateks į galvą? Arba kaip smauglys užtikrins, jog jo uodegoje - kur širdies susitraukimas ko gero yra vos vos jaučiamas - kraujas judės?
7.3 Kraujagyslės
Kas yra kraujagyslės? Ieškodami bendrų kraujagyslių bruožų rastume, jog visos kraujagyslės turi endotelį. Tai - epitelinių ląstelių sluoksnis, kuris iškloja kraujagyslės vidinį spindį. Visos sveikos kraujagyslės - nuo kapiliarų iki arterijų - jį turi. Kapiliarai daugiau sluoksnių neturi, nes kapiliarų funkcija - užtikrinti medžiagų judėjimą iš kraujo į audinius. Tai reiškia, jog tarp kraujo ir audinių turi būti kuo plonesnis sluoksnis, jog galėtų vykti dujų ir medžiagų difuzija. Tuo pačiu, kapiliarai turi egzistuoti, jog kraujas liktų kardiovaskulinėje sistemoje.
Aišku, kai kurie gyvūnai (pvz, vabzdžiai) turi atviras kraujotakos sistemas, kuomet kraujas ir audinių skystis tarpusavyje maišosi ir sudaro hemocelį. Kodėl mes neturime uždarą kraujotakos sistemą? Viena, uždaroje sistemoje yra lengviau užtikrinti slėgį kraujagyslėse, todėl nereikia tokios didelės širdies kraujo transportui. Turėdami atvirą kraujotakos sistemą turėtume turėti žymiai didesnę širdį, jog palaikytų tinkamą hemocelio maišymąsi. Antra, nors kapiliarai sudaro barjerą tarp kraujo ir audinių, kapiliarai gali vingiuoti viduje audinio. Tokiu būdu mainai tarp audinių ir kraujo gali vykti žymiai produktyviau. Nors jie vis dar priklauso nuo difuzijos, kapiliarai užtikrina didesnį paviršiaus plotą mainams.
Jeigu žengtume žingsnį atgal link arterijų, susidurtume su keliomis problemomis. Kadangi arterijos šakojasi į kapiliarus, kapiliaruose slėgis yra labai mažas. Tačiau arterijose kraujo yra tiek, tačiau mažesniame skerspjūvio plote, todėl kraujo slėgis arterijoms yra žymiai didesnis. Vien endotelio neužtektų atlaikyti didesnį slėgį, todėl arterijos turi 2 papildomus sluoksnius. Viena, aplinkui endotelį yra lygiųjų raumenų sluoksnis, kuris įsitempęs gali padidinti kraujagyslės tvirtumą. Tai duoda papildomą pranašumą - esant poreikiui, kraujagyslės gali susitraukti arba atsipalaiduoti. Jeigu arterijos negalėtų prisitaikyti, organizmas nesugebėtų stumti kraujo per kapiliarus esant kraujo trūkumui.