گردش مواد در بدن
قلب: یک تلمبه با دو مدار جداگانه
قلب در مرکز قفسهٔ سینه و کمی متمایل به چپ است و از هفتهٔ سوم زندگی جنینی می‌زند. دو مدارِ موازی از آن آغاز می‌شود که هرگز با هم قاطی نمی‌شوند:
- گردش ششی: بطن راست ← سرخرگ ششی ← شش‌ها ← سیاهرگ ششی ← دهلیز چپ
- گردش عمومی: بطن چپ ← آئورت ← بافت‌های بدن ← سیاهرگ‌های بزرگ ← دهلیز راست
دهلیزها دریافت‌کننده و بطن‌ها پمپ‌کننده‌اند؛ چون بطن چپ خون را به کلِ بدن می‌فرستد، دیوارهٔ ضخیم‌تری دارد.
نکته‌ای که خیلی‌ها را غافلگیر می‌کند: از خونی که از حفره‌های قلب می‌گذرد حتی یک قطره به تغذیهٔ خودِ قلب نمی‌رسد. سرخرگ‌های تاجی (کرونر) از آئورت منشعب می‌شوند و ماهیچهٔ قلب را تغذیه می‌کنند؛ بسته‌شدنشان با لخته یا تصلب شرایین یعنی سکتهٔ قلبی، و آنژیوگرافی برای بررسی تنگیِ همین رگ‌هاست.
دریچه‌ها و صداهای قلب
| دریچه | محل | ساختار |
|---|---|---|
| دولختی (میترال) | بین دهلیز و بطن چپ | ۲ قطعه |
| سه‌لختی | بین دهلیز و بطن راست | ۳ قطعه |
| سینی آئورتی | ابتدای آئورت | سینی‌شکل |
| سینی ششی | ابتدای سرخرگ ششی | سینی‌شکل |
جنسِ دریچه‌ها بافتِ پوششیِ چین‌خورده است نه ماهیچه‌ای، و باز و بسته‌شدنشان فقط با تفاوتِ فشارِ دو طرف رخ می‌دهد؛ دریچه‌های دهلیزی‌بطنی با تارهایی به دیوارهٔ بطن بسته‌اند تا هنگام انقباضِ شدید وارونه نشوند.
تلهٔ پرتکرار همین‌جاست: هنگام انقباضِ بطن، دریچه‌های دهلیزی‌بطنی بسته و دریچه‌های سینی بازند. صدای اول («پوم») از بسته‌شدنِ دولختی و سه‌لختی در شروعِ انقباضِ بطن می‌آید و صدای دوم («تاک») از بسته‌شدنِ دریچه‌های سینی در شروعِ استراحتِ بطن.
بافت و ماهیچهٔ قلب
دیوارهٔ قلب از داخل به خارج سه لایه دارد: درون‌شامه (که در ساخت دریچه‌ها هم شرکت دارد)، ماهیچهٔ قلب (ضخیم‌ترین لایه) و برون‌شامه. ماهیچهٔ قلب دورگه است: ظاهرش مخطط مثل ماهیچهٔ اسکلتی اما انقباضش غیرارادی مثل ماهیچهٔ صاف؛ یاخته‌هایش از راه صفحات بینابینی درهم رفته‌اند، پس پیام انقباض سریع پخش می‌شود و قلب مثل یک تودهٔ واحد منقبض می‌شود.
شبکهٔ هادی و چرخهٔ ضربان
مسیر پیام: گرهٔ سینوسی‌دهلیزی ← گرهٔ دهلیزی‌بطنی ← رشته‌های هادی ← بطن‌ها.
گرهٔ سینوسی‌دهلیزی در دیوارهٔ پشتیِ دهلیز راست است و پیشاهنگ (ضربان‌ساز) اصلی به شمار می‌رود. گرهٔ دهلیزی‌بطنی هم توان تولید پیام دارد اما کندتر؛ اگر گرهٔ سینوسی از کار بیفتد، همین گره پیشاهنگِ جایگزین می‌شود. ارسالِ پیام از آن به بطن‌ها عمداً با تأخیر انجام می‌شود تا دهلیزها اول خونشان را به بطن بریزند. انقباضِ بطن هم از پایین شروع می‌شود و به بالا می‌رود.
چرخهٔ ضربان سه مرحله دارد: استراحت عمومی (~۰٫۴ ثانیه)، انقباض دهلیزی (~۰٫۱ ثانیه) و انقباض بطنی (~۰٫۳ ثانیه). مجموع ۰٫۸ ثانیه است، یعنی ادامهٔ فرمول را افقی ببین ضربان در دقیقه.
ادامهٔ فرمول را افقی ببیندر استراحت برون‌دهٔ قلبی حدود ۵ لیتر در دقیقه است، پس حجم ضربه‌ای تقریباً ۶۷ میلی‌لیتر می‌شود. نوار قلب (ECG) همین پیام‌ها را ثبت می‌کند: موج P فعالیت دهلیزها، موج QRS فعالیت بطن‌ها و موج T بازگشتِ بطن‌ها به استراحت. تنظیمِ کلیِ گردش خون هم چندلایه است: دستگاه عصبیِ خودمختار (بصل‌النخاع و پل مغزی)، آدرنالین در استرس، تنظیمِ موضعی (افزایش ادامهٔ فرمول را افقی ببین ← گشادشدنِ سرخرگ‌های کوچک) و گیرنده‌های فشاری و شیمیایی.
رگ‌ها: سه جاده با سه شخصیت
سرخرگ و سیاهرگ هر دو سه لایه دارند (داخلی: بافت پوششی سنگ‌فرشی؛ میانی: ماهیچهٔ صاف + رشتهٔ کشسان؛ خارجی: بافت پیوندی)، اما نسبت‌ها فرق می‌کند:
| ویژگی | سرخرگ | سیاهرگ | مویرگ |
|---|---|---|---|
| ضخامت دیواره | زیاد | کم | یک لایه |
| ماهیچه و رشتهٔ کشسان | زیاد | کم | ندارد |
| حفرهٔ داخلی | کوچک‌تر | بزرگ‌تر | — |
| دریچه | ندارد | دارد | ندارد |
| برش عرضی | گرد | له‌شده | — |
دیوارهٔ کشسانِ سرخرگ مثل شلنگِ آتش‌نشانی عمل می‌کند: در انقباضِ بطن گشاد می‌شود و خون را جای می‌دهد، در استراحتِ بطن جمع می‌شود و همان خون را جلو می‌راند — نتیجه پیوستگیِ جریانِ خون است و همین موج، نبض را می‌سازد. فشار بیشینه (سیستولیک) هنگام انقباضِ بطن و فشار کمینه (دیاستولیک) هنگام استراحتِ قلب سنجیده می‌شود؛ مقدار طبیعی ادامهٔ فرمول را افقی ببین میلی‌متر جیوه است.
مویرگ‌ها فقط یک لایه بافتِ پوششی دارند و سه نوع‌اند: پیوسته (دستگاه عصبی مرکزی ← سدِ خونی‌مغزی)، منفذدار (کلیه) و ناپیوسته (کبد ← عبورِ آسانِ مواد درشت). در ابتدای مویرگ فشارِ خون بر فشارِ اسمزی غلبه می‌کند و مواد بیرون می‌روند؛ در انتها فشارِ اسمزی غالب می‌شود و آب و موادِ دفعی وارد می‌شوند. کمبودِ پروتئینِ خون یا مصرفِ زیادِ نمک این تعادل را به‌هم می‌زند و به خیز (ادم) می‌انجامد.
سیاهرگ‌ها بیشترین حجمِ خونِ بدن را در خود دارند اما فشارشان کم است، پس بازگشتِ خون سه کمک لازم دارد: تلمبهٔ ماهیچهٔ اسکلتی، دریچه‌های لانه‌کبوتری و مکشِ قفسهٔ سینه هنگام دم. بی‌تحرکیِ طولانی خطرِ لخته در سیاهرگ‌های پا را بالا می‌برد.
دستگاه لنفی جادهٔ فرعیِ یک‌طرفه است: مویرگ‌های لنفی ← رگ‌های لنفی ← گره‌های لنفی ← مجرای لنفیِ چپ یا راست ← سیاهرگ زیرترقوه‌ای. سه کارش: بازگرداندنِ مایعِ نشت‌کرده از مویرگ‌ها، انتقالِ چربیِ جذب‌شده از رودهٔ باریک، و نابودیِ میکروب‌ها و یاخته‌های سرطانی.
خون
خون تنها بافتِ پیوندیِ جاریِ بدن است: ~۵۵٪ خوناب (پلاسما) و ~۴۵٪ بخشِ یاخته‌ای. نسبتِ حجمِ گویچه‌های قرمز به کلِ خون خون‌بَهر (هماتوکریت) نام دارد. خوناب بیش از ۹۰٪ آب است و سه پروتئینِ کلیدی دارد: آلبومین (حفظ فشار اسمزی)، فیبرینوژن (انعقاد) و گلوبولین (ایمنی).
گویچه‌های قرمز بیش از ۹۹٪ بخشِ یاخته‌ای‌اند، هنگام تشکیل در مغز استخوان هسته‌شان را از دست می‌دهند و دوطرف‌فرورفته‌اند: نبودِ هسته یعنی جای بیشتر برای هموگلوبین و عبورِ آسان‌تر از مویرگ، و فرورفتگی نسبتِ سطح به حجم را بالا می‌برد. عمرشان ~۱۲۰ روز است و در طحال و کبد تخریب می‌شوند. هورمون اریتروپویتین از کلیه و کبد، در پاسخ به کاهشِ ادامهٔ فرمول را افقی ببین خون (ارتفاعات، ورزشِ طولانی، کم‌خونی)، تولیدشان را زیاد می‌کند؛ آهن، ویتامین ادامهٔ فرمول را افقی ببین و فولیک‌اسید هم برای ساختشان لازم است.
گویچه‌های سفید تنها یاخته‌های خونیِ هسته‌دارند و پنج نوعشان (بازوفیل، ائوزینوفیل، نوتروفیل، مونوسیت، لنفوسیت) با شکلِ هسته و دانه‌های سیتوپلاسم از هم جدا می‌شوند. گِرده‌ها (پلاکت‌ها) قطعاتی از یاختهٔ بزرگِ مگاکاریوسیت‌اند و هسته ندارند؛ در خون‌ریزیِ محدود درپوشِ گِرده‌ای می‌سازند و در خون‌ریزیِ شدیدتر زنجیره‌ای دومینووار راه می‌افتد:
ادامهٔ فرمول را افقی ببینویتامین K و یونِ ادامهٔ فرمول را افقی ببین برای انعقاد ضروری‌اند. همهٔ یاخته‌های خونی از یاخته‌های بنیادیِ مغزِ استخوانِ قرمز می‌آیند: شاخهٔ لنفوئیدی لنفوسیت‌ها را می‌سازد و شاخهٔ میلوئیدی بقیه را.
تنوع گردش مواد در جانداران
ساده‌ترین حالت نبودِ دستگاهِ گردشِ مواد است: تک‌یاخته‌ای‌ها مستقیم از سطحِ یاخته تبادل می‌کنند، اسفنج‌ها با یاخته‌های یقه‌دار آب را در حفرهٔ میانی به جریان می‌اندازند و هیدر از مایعِ حفرهٔ گوارشی‌اش برای گردشِ مواد هم بهره می‌برد.
در گردشِ باز (بیشترِ نرم‌تنان و همهٔ بندپایان) مویرگ وجود ندارد و همولنف مستقیماً یاخته‌ها را در بر می‌گیرد؛ قلبِ لوله‌ای آن را از حفرهٔ همولنف می‌کشد و به سرخرگ‌ها می‌راند و سرخرگ‌ها دوباره در همان حفره تخلیه می‌کنند. در ملخ، روزنه‌های دریچه‌دارِ قلب (استیا) هنگام استراحت باز و هنگام انقباض بسته‌اند تا همولنف فقط رو به جلو برود.
در گردشِ بسته (کرم‌های حلقوی، سرپاپایان و همهٔ مهره‌داران) خون هرگز از رگ بیرون نمی‌زند و تبادل فقط از راه مویرگ انجام می‌شود، پس فشار و سرعتش بیشتر و قابلِ تنظیم‌تر است. کرمِ خاکی قلبِ واقعی ندارد؛ ۵ جفت رگِ کمان‌مانند بین رگِ پشتی و شکمی نقشِ تلمبه را بازی می‌کنند.
| گروه | حفرات قلب | گردش خون | اختلاط خون |
|---|---|---|---|
| ماهی‌ها | ۲ | یک‌مسیره | ندارد |
| دوزیستان | ۳ | دومسیره | در بطنِ مشترک |
| خزندگان (جز تمساح‌سانان) | ۳ با دیوارهٔ ناقص | دومسیره | کمتر از دوزیستان |
| تمساح‌سانان، پرندگان، پستانداران | ۴ | دومسیرهٔ کاملاً جدا | ندارد |
در ماهی خون پس از آبشش بدونِ بازگشت به قلب به بافت‌ها می‌رود. در دوزیستان دو دهلیزِ جدا به یک بطنِ مشترک می‌ریزند و کمی اختلاط رخ می‌دهد. در پرندگان و پستانداران دیوارهٔ کاملِ بین بطن‌ها دو گردشِ کاملاً مجزا می‌سازد، هماهنگ با خون‌گرمی و نیازِ متابولیسمیِ بالا.