Sistemul circulator

Sistemul circulator (cardiovascular) asigură circulația sângelui prin organism: aduce celulelor oxigen și nutrienți, preia de la ele produșii de metabolism și contribuie la menținerea homeostaziei. Este format din inimă (pompa), vasele de sânge (rețeaua prin care circulă sângele) și sânge (lichidul transportat).

Sângele

Sângele este un țesut conjunctiv cu substanță fundamentală lichidă, care circulă prin vasele de sânge. Volumul total de sânge al unui adult este de aproximativ 5–6 litri. Sângele este format din:

Plasma sanguină (55%)

Plasma este partea lichidă a sângelui, de culoare galben-pai, și conține:

• Apă (aproximativ 90%), în care sunt dizolvate celelalte componente
• Proteine plasmatice (aproximativ 7–8%):
  • Albuminele: mențin presiunea coloid-osmotică (oncotică) și transportă diverse substanțe
  • Globulinele: cuprind imunoglobulinele (anticorpii), cu rol în apărarea organismului, și proteine de transport
  • Fibrinogenul: precursorul fibrinei, necesar coagulării sângelui
• Alte substanțe: glucoză, aminoacizi, lipide, hormoni, vitamine, ioni (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl⁻), uree, acid uric, CO₂

Elementele figurate (45%)

Eritrocitele (hematiile, globulele roșii)

Eritrocitele sunt cele mai numeroase celule ale sângelui (aproximativ 4,5–5,5 milioane/mm³). Caracteristici:

• Au formă de disc biconcav, care le mărește suprafața de schimb a gazelor
• La mamifere, hematiile mature nu au nucleu și nici organite, ceea ce lasă mai mult loc hemoglobinei
• Conțin hemoglobină (Hb), o proteină cu fier care leagă reversibil oxigenul (oxihemoglobină) și transportă o parte din CO₂
• Trăiesc aproximativ 120 de zile; hematiile îmbătrânite sunt distruse mai ales în splină și în ficat
• Se formează în măduva roșie hematogenă prin eritropoieză, stimulată de eritropoietină, un hormon secretat de rinichi

Leucocitele (globulele albe)

Leucocitele sunt celulele de apărare ale organismului (aproximativ 4000–10 000/mm³). Se clasifică în:

Granulocite (cu granulații în citoplasmă):

• Neutrofilele (60–70%): ajung primele în focarul de infecție și fagocitează bacteriile
• Eozinofilele (2–4%): intervin în reacțiile alergice și în apărarea împotriva paraziților
• Bazofilele (0,5–1%): eliberează histamină și heparină și participă la reacțiile alergice și inflamatorii

Agranulocite (fără granulații vizibile):

• Limfocitele (20–30%):
  • Limfocitele B: se transformă în plasmocite, care produc anticorpi (imunitate umorală)
  • Limfocitele T: distrug celulele infectate sau tumorale și coordonează răspunsul imun (imunitate celulară)
  • Limfocitele NK (celulele ucigașe naturale): distrug celulele infectate cu virusuri și celulele tumorale
• Monocitele (3–8%): trec din sânge în țesuturi, unde devin macrofage; fagocitează și prezintă antigenele limfocitelor

Trombocitele (plachetele sanguine)

Trombocitele sunt fragmente de citoplasmă fără nucleu (aproximativ 150 000–400 000/mm³), desprinse din megacariocitele din măduva roșie hematogenă. Rolul lor principal este în hemostază (oprirea sângerării):

1. Hemostaza primară: vasul lezat se contractă, iar trombocitele aderă la peretele lui și se agregă, formând un dop plachetar temporar
2. Coagularea: o succesiune de reacții enzimatice, la care participă și ionii de Ca²⁺, transformă fibrinogenul solubil în fibrină insolubilă; rețeaua de fibrină reține elementele figurate și formează cheagul
3. Fibrinoliza: după refacerea peretelui vascular, cheagul este dizolvat de plasmină

Grupele sanguine

În sistemul AB0, grupa sanguină depinde de aglutinogenele (antigenele A și B) de pe membrana hematiilor și de aglutininele (anticorpii α și β) din plasmă. O persoană nu are niciodată aglutinina corespunzătoare propriului aglutinogen.

La o transfuzie, aglutinogenele donatorului nu trebuie să întâlnească aglutininele corespunzătoare ale primitorului, altfel hematiile donate se aglutinează. De aceea grupa 0 (I) este donator universal, iar grupa AB (IV) este primitor universal, dar numai pentru cantități mici de sânge; pentru cantități mari se transfuzează sânge izogrup (de aceeași grupă).

În sistemul Rh, persoanele care au pe hematii antigenul D sunt Rh pozitive (aproximativ 85%), iar celelalte sunt Rh negative. Anticorpii anti-Rh nu există în mod natural: se formează doar după ce o persoană Rh negativă primește hematii Rh pozitive, prin transfuzie sau, la o mamă Rh negativă, de la un făt Rh pozitiv. La o sarcină următoare cu făt Rh pozitiv, acești anticorpi pot trece prin placentă și pot distruge hematiile fătului (incompatibilitatea Rh).

Imunitatea

Imunitatea este capacitatea organismului de a recunoaște și de a elimina agenții patogeni și substanțele străine (antigenele).

• Imunitatea nespecifică (înnăscută) acționează rapid și la fel față de orice agent străin, fără memorie: pielea și mucoasele, secrețiile antimicrobiene, fagocitoza, inflamația, febra
• Imunitatea specifică (dobândită) este îndreptată împotriva unui anumit antigen și are memorie; poate fi umorală, prin anticorpii produși de plasmocite (din limfocitele B), sau celulară, prin limfocitele T, maturate în timus
• Imunitatea activă apare când organismul își produce singur anticorpii și celulele cu memorie, după o boală (naturală) sau după vaccinare (artificială); se instalează lent, dar durează mult
• Imunitatea pasivă constă în primirea unor anticorpi gata formați, de la mamă prin placentă și lapte (naturală) sau prin seruri imune (artificială); protejează imediat, dar puțin timp

Inima

Structura inimii

Inima este un organ muscular cavitar, situat în mediastin, între cei doi plămâni, cu vârful orientat spre stânga. Are aproximativ mărimea unui pumn și cântărește 250–350 g. Peretele inimii are trei straturi:

• Epicardul: stratul extern (foița viscerală a pericardului seros)
• Miocardul: stratul muscular, cel mai gros, format din țesut muscular striat de tip cardiac
• Endocardul: stratul intern, care căptușește cavitățile inimii și acoperă valvele

Inima este învelită de pericard, un sac fibros și seros care o protejează și îi reduce frecarea în timpul contracțiilor.

Cele patru camere ale inimii

Inima are patru cavități, separate prin septuri:

• Atriul drept primește sângele neoxigenat din corp prin vena cavă superioară și vena cavă inferioară
• Ventriculul drept pompează sângele neoxigenat spre plămâni prin trunchiul pulmonar, care se împarte în cele două artere pulmonare
• Atriul stâng primește sângele oxigenat de la plămâni prin cele patru vene pulmonare
• Ventriculul stâng pompează sângele oxigenat în tot corpul prin aortă; are peretele cel mai gros, de aproximativ trei ori mai gros decât cel al ventriculului drept, deoarece împinge sângele în circulația sistemică, cu rezistență mare

Valvele cardiace

Valvele permit circulația sângelui într-un singur sens:

• Valva tricuspidă, între atriul drept și ventriculul drept (trei cuspide)
• Valva mitrală (bicuspidă), între atriul stâng și ventriculul stâng (două cuspide)
• Valva pulmonară, la ieșirea din ventriculul drept (trei valvule semilunare)
• Valva aortică, la ieșirea din ventriculul stâng (trei valvule semilunare)

Închiderea valvelor produce zgomotele cardiace: zgomotul I (sistolic, lung și grav) apare la închiderea valvelor atrioventriculare, iar zgomotul II (diastolic, scurt și ascuțit) apare la închiderea valvelor semilunare.

Proprietățile miocardului

• Excitabilitatea: miocardul răspunde la stimuli doar în diastolă, de aceea nu poate fi tetanizat
• Automatismul: inima se contractă ritmic prin impulsuri generate chiar în ea, în țesutul nodal
• Conductibilitatea: impulsurile se propagă în tot miocardul
• Contractilitatea: miocardul se contractă și dezvoltă forța care împinge sângele

Vasele de sânge

Arterele

Arterele duc sângele de la inimă spre organe. Au pereți groși și elastici, cu trei tunici (internă, medie și externă). Tunica medie conține fibre musculare netede și multe fibre elastice. Aorta este cea mai mare arteră. Arterele se ramifică până la arteriole, care reglează debitul de sânge prin organe prin vasoconstricție și vasodilatație.

Capilarele

Capilarele sunt cele mai mici vase de sânge (diametru de 5–10 μm), cu peretele format dintr-un singur strat de celule endoteliale. Prin peretele capilarelor au loc schimburile de substanțe dintre sânge și țesuturi (O₂, CO₂, nutrienți, produși de metabolism).

Venele

Venele aduc sângele de la organe spre inimă. Au pereți mai subțiri și mai puțin elastici decât arterele. Venele membrelor, mai ales ale celor inferioare, au valve (valvule în formă de cuib de rândunică) care împiedică întoarcerea sângelui. Circulația din vene spre inimă este ajutată de contracția mușchilor scheletici (pompa musculară), de mișcările respiratorii și de aspirația produsă de inimă în diastolă.

Ciclul cardiac

Ciclul cardiac (revoluția cardiacă) este succesiunea unei sistole și a unei diastole, adică ansamblul fenomenelor care au loc în timpul unei bătăi a inimii. La o frecvență de 75 de bătăi pe minut, un ciclu cardiac durează aproximativ 0,8 secunde.

Fazele ciclului cardiac:

1. Sistola atrială (0,1 s): atriile se contractă și împing în ventricule restul de sânge, completând umplerea lor
2. Sistola ventriculară (0,3 s): ventriculele se contractă
   • în prima etapă, toate valvele sunt închise, iar presiunea din ventricule crește (contracție izovolumetrică)
   • apoi valvele semilunare se deschid, iar sângele este expulzat în aortă și în trunchiul pulmonar (ejecția)
3. Diastola generală (0,4 s): atriile și ventriculele sunt relaxate, iar ventriculele se umplu cu sânge venit din atrii

Frecvența cardiacă este, în repaus, de aproximativ 70–75 de bătăi pe minut la adult. Debitul cardiac este volumul de sânge expulzat de un ventricul într-un minut și se calculează înmulțind debitul sistolic (aproximativ 70 ml) cu frecvența cardiacă: 70 ml × 75/min ≈ 5 litri pe minut în repaus.

Țesutul nodal (sistemul excitoconductor)

Automatismul inimii se datorează țesutului nodal, un țesut muscular cardiac specializat care generează și conduce impulsurile:

• Nodul sinoatrial, situat în peretele atriului drept, lângă vărsarea venei cave superioare, generează impulsuri cu cea mai mare frecvență (aproximativ 70–80 pe minut) și impune ritmul inimii (ritm sinusal)
• Nodul atrioventricular, situat în partea inferioară a septului interatrial, preia impulsurile și le transmite cu o mică întârziere (aproximativ 0,1 s), ceea ce permite atriilor să se golească înaintea contracției ventriculelor
• Fasciculul His pornește din nodul atrioventricular și coboară în septul interventricular, unde se împarte în două ramuri
• Rețeaua Purkinje distribuie impulsurile în miocardul ventricular, astfel încât ventriculele se contractă simultan

Circulația sângelui

Circulația mare (sistemică)

Ventriculul stâng → aorta → artere → arteriole → capilarele țesuturilor (schimbul de gaze și de substanțe) → venule → vene → venele cave superioară și inferioară → atriul drept

Circulația mică (pulmonară)

Ventriculul drept → trunchiul pulmonar → arterele pulmonare → capilarele din jurul alveolelor (hematoza) → venele pulmonare (patru) → atriul stâng

În circulația mică, arterele pulmonare duc sânge neoxigenat, iar venele pulmonare duc sânge oxigenat; denumirea vaselor depinde de sensul circulației față de inimă, nu de conținutul în oxigen.

Tensiunea arterială

Tensiunea arterială (TA) este presiunea exercitată de sânge asupra pereților arterelor:

• TA sistolică (maximă), în timpul sistolei ventriculare: în jur de 120 mmHg
• TA diastolică (minimă), în timpul diastolei: în jur de 70–80 mmHg
• Hipertensiunea arterială înseamnă o TA crescută în mod persistent (de la 140/90 mmHg în sus); este un factor de risc pentru accidentul vascular cerebral, infarctul miocardic și insuficiența renală

Tensiunea arterială depinde de debitul cardiac, de rezistența opusă de vasele mici, de elasticitatea arterelor și de volumul de sânge. Este reglată nervos (baroreceptori, centrii cardiovasculari din bulb) și umoral (adrenalina, sistemul renină-angiotensină-aldosteron, ADH).

Pulsul arterial este dilatarea ritmică a peretelui arterelor, produsă de unda de presiune generată la fiecare sistolă ventriculară. Se simte la palparea arterelor superficiale (radială, carotidă), iar frecvența lui este egală cu frecvența cardiacă.

Relevanța pentru Bacalaureat

Sistemul circulator face parte din programa „Anatomie și fiziologie umană, genetică și ecologie umană” (clasa a XI-a). La examen trebuie să cunoști compoziția sângelui, grupele sanguine și regulile transfuziei, tipurile de imunitate, structura inimii și a vaselor, proprietățile miocardului, ciclul cardiac, circulația mare și mică și tensiunea arterială. Problemele cer adesea compatibilitatea dintre grupele sanguine ale unui donator și ale unui primitor sau calcularea debitului cardiac, așa că exersează aceste raționamente.