循环系统,是生物体的细胞外液(包括血浆、淋巴和组织液)及其借以循环流动的管道组成的系统。从动物形成心脏以后循环系统分心脏和血管两大部分,叫做心血管系统。循环系统是生物体内的运输系统,它将消化道吸收的营养物质和由鳃或肺吸进的氧输送到各组织器官并将各组织器官的代谢产物通过同样的途径输入血液,经肺、肾排出。它还输送热量到身体各部以保持体温,输送激素到靶器官以调节其功能。
循环系统_循环系统 -概述
人体循环系统图:蓝色为静脉,红色为动脉生物体内的循环系统(英语:circulatorysystem),例如人体的心血管系统,多数包括一组器官,如心脏和血管,主要功能是在细胞间运送物质。循环系统维持体温和体内pH值稳定(动态平衡)。
循环系统可分为三大类(从简到繁):无循环系统、开放式循环系统及闭锁式循环系统。
循环系统_循环系统 -无循环系统
一个没有循环系统的动物的例子是扁形虫(扁形动物门)。它们的体腔没有内层或流动性。它们有一个口直通错综复杂的消化系统。因为这种虫子太扁平了,消化的物质可以扩散到所有的细胞中。氧气可以从水中扩散到扁形虫的细胞中。因此无需循环系统,每一个细胞也能获得营养、水和氧气。循环系统_循环系统 -开放循环系统
淋巴主要由水、无机盐(主要是Na、Cl、K、Mg和Ca)和有机化合物(主要是碳水化合物、蛋白质和脂类)组成。氧气主要由血红蛋白运输。它们是自由漂浮的细胞,也是血细胞,在淋巴中。他们在节肢动物的免疫系统中发挥作用。
循环系统_循环系统 -闭循环系统
循环系统主要由心脏、血液和血管组成。所有脊椎动物,以及环节动物(例如蚯蚓)和头足动物(如乌贼和章鱼)的循环系统都是闭循环系统,血液不会离开血管,包括动脉、毛细血管和静脉。鱼、两栖动物、爬行动物、鸟和哺乳动物显示演化的不同阶段。
循环系统_循环系统 -哺乳动物循环系统
贫氧血(几乎不含氧的血液)由两个主要的静脉收集:上腔静脉和下腔静脉。上腔静脉和下腔静脉中的血液进入右心房。带血液回到心脏自身的冠状窦也把血液输送到右心房。右心房是两个心房中比较大的一个,因为它需要装下从身体中流入的更大量的血液(对于从肺中流入的血液量来说)。血液然后通过三尖瓣被泵入右心室。然后血液从右心室经由半月瓣膜泵入肺动脉,进入肺中(在这里它被氧化),然后进入肺静脉。富氧血接着进入左心房。血液然后通过二瓣膜(又叫冠状瓣膜)进入左心室。左心室比右心室更厚更强壮,因为他要把血液泵到全身(体循环)。从左心室,血液经由半月瓣膜泵到大动脉。一旦血液进入体循环,贫氧血将再次被收集到主静脉中(最后到上下腔静脉),然后重复上述过程。
循环系统_循环系统 -血液循环类型的进化
单细胞生物和多细胞生物包括植物细胞都可以看到最简单形式的循环――细胞质流动,即原生质流动。
鸟和哺乳动物心脏的分隔和肺循环与体循环的分离是完全的。这样会产生一个重要结果:肺循环的血压大大低于体循环的血压。在人肺动脉压不过20~30毫米汞柱,约为体动脉压的1/5。这样大的差别如果二者的分离不完全是不可能的。完全分离以后,动静脉血不再相混,大动脉中全是含氧多的鲜血,结果各种组织可得更多的氧,使代谢水平提高,适应环境的能力大为增强。鸟和哺乳动物大多为恒温动物,这与循环系统的完善有关。
循环系统_循环系统 -血管系统的结构和功能
血管壁
具有丰富的弹性纤维和平滑肌,这使血管能被动的扩展和主动的收缩。动脉、静脉和毛细血管各有其结构特征。动脉与相应的静脉比有较厚的壁,大动脉的弹性纤维和平滑肌成分较多,随着动脉分枝逐渐变细,壁中平滑肌所占的比例越来越大。毛细血管是血管系统中最小的血管,由一层细胞构成。血液与组织间的物质交换都经过毛细血管进行。狗的肠系膜毛细血管的总横断面积约为主动脉的800倍。从小静脉开始,静脉管逐步汇合成较粗而数目减少,总横断面积也相应减小,直到腔静脉,它的横断面积最小,但稍大于主动脉。静脉系统的血量(680毫升)比动脉系统的血量(190毫升)约大3.6倍。由于静脉血系统容量最大,所以也叫容量血管。由于小动脉、微动脉的紧张性变化在外周阻力变化中作用最大,所以也称它们为阻力血管。
循环血与存储血
人的全身血量约占体重的6~8%。全身血液并非都在心血管系统中流动而有一部分流动极慢甚至停滞不动的血存储在脾、肝、皮肤、肺等部。流动的血叫循环血,不流动或流动极慢的血叫存储血。那些存储血液的器官叫做储血库或简称血库。储血库可以调节循环血量,其中以脾的作用最大。静息时脾脏松弛,与循环血液完全隔离,可以储存全身总血量的1/6左右。其中血细胞比容较大,血细胞数约可达全身红细胞总数的1/3。当剧烈运动、大出血、窒息或血中缺氧时,在神经体液因素调节下,脾脏收缩,放出大量含血细胞很多的血液(比循环血多40%)到心血管中增加循环血量以应急需。但是,无论是循环血,还是存储血都受到血量变动的影响,血量和血细胞的过多都可引起人体的不良反应,甚至病变。
脾脏收缩的条件反射
在脾脏非条件反射基础之上可以建立脾脏收缩的条件反射,从而阐明了大脑皮层对脾脏活动的调节作用。肝和肺也有储血库功能,虽然它们与循环血流并未完全隔离,但因流动很慢可以把它们看作储血库。肝静脉收缩在一定时间内使流入血量大于流出血量,所存的血液分布在肝内舒张的血管之中,根据肺血管舒张的程度象肝一样,肺也可以存储或多或少的血液。
皮肤乳头下血管丛舒张时能存储大量血液(可达1升)。此处血流很慢甚至停滞不动。皮肤很多部位的动静脉吻合舒张时使大量存血暂时与循环血流隔离。站立时循环血量减少,可能是因为有相当多的血流入下肢皮肤血管丛所致。
循环系统_循环系统 -血管运动中枢
中枢神经系统中调节血管运动的神经细胞群叫做血管运动中枢。它的高级中枢在大脑皮层,低级中枢在皮层下从下丘脑直到脊髓。血管运动中枢与心搏调节中枢的活动关系非常密切,在心血管系统反射中两者常同时出现。心搏加速反射常伴有血管收缩反射;心搏减慢的反射多伴有血管舒张反射。这是因为这些中枢在脑和脊髓中相距很近。
脊髓血管运动中枢
血管运动的低级中枢,位于脊髓的胸1至腰2节段之间。横断脊髓的实验发现横断部位越高,血压下降越多。胸部脊髓横断处的刺激引起血压上升,颈部脊髓切断后,最初血压下降,不久又可上升,全毁脊髓则血压下降,不能恢复。脊髓缩血管中枢由胸腰部心交感和缩血管神经元组成,能整合各路神经冲动,具有紧张性活动可使脊髓动物(只保留脊髓的动物)保持较高的血压。缩血管纤维起源于脊髓胸腰各段。在完整机体中脊髓缩血管中枢的活动受延髓等高级中枢的控制。
延髓血管运动中枢
用细小的针形电极刺激狗猫等动物延髓第四脑室底部左右下凹区,可使动脉血压升高,叫延髓加压区,即缩血管中枢。此区还能引起心搏加速加强和其他交感性反应,是延髓水平的交感中枢。延髓加压区包括延髓前2/3的网状结构背部外侧的大部。其下行纤维到达脊髓缩血管神经元,破坏延髓神经元或切断其下行纤维则血压下降。脊髓缩血管神经元的紧张性活动由延髓网状结构中神经元群的紧张性活动引起。一些主要血管运动反射也多通过这些神经元群来实现。从1936年起到1938年止以林可胜为首的中国生理学家陈梅伯、王世溶、易见龙等对延髓血管运动中枢进行了系统的研究,并连续在中国生理学杂志发表了一系列有关加压中枢(交感神经中枢)和减压中枢(交感抑制中枢)的高质量论文。证明延髓第四脑室侧在声纹和下凹之间前庭核附近有交感神经中枢,全面研究了加压区对内脏功能的影响,发现刺激加压区可使心、肠、肾、子宫和腿部的血管收缩,并能引起许多器官的交感性反应。此外还对交感神经中枢的上、下行束道做了定位研究。论证了延髓交感神经抑制中枢(减压区)的存在。林可胜和吕运明对各纲脊椎动物包括:鱼、蟾蜍、龟、鸡、山羊、豚鼠、猪、家兔、猫、狗、刺猬、猴的延髓交感中枢定位进行了研究。发现这些动物的加压中枢都与前庭区有密切关系,低等脊髓动物的加压区在前庭区的头侧,哺乳动物的加压区在前庭区的尾侧。动物越低等加压区对刺激的反应的灵敏度越低,加压作用越不明显,作者认为这是因为它们的交感神经不够发达所致。电刺激延髓第四脑室闩部附近引起降压反应,因此叫做减压区。包括延髓后1/3网状结构腹侧的广大区域。此区的减压作用,不是舒血管神经的兴奋的结果,而由缩血管中枢活动的抑制所引起。血中二氧化碳过多,加强血管收缩中枢兴奋,使血管收缩,血压升高;二氧化碳过少,降低收缩中枢的兴奋,血管舒张,血压下降。延髓与脊髓血管运动中枢都能对血中二氧化碳过多产生加压反射,但延髓中枢比脊髓中枢更为敏感。各种传入冲动都能影响延髓缩血管中枢的活动,特别是颈动脉窦主动脉弓减压反射影响最大,因而在血压调节机制中最为重要。
延髓以上的血管运动中枢
中脑和前脑都有血管运动中枢。狗脑的S状回受刺激时也能引起减压反应。刺激中脑腹部可以引起典型的垂体加压反应。在红核水平切断脑干使血压发生显著变化(常与呼吸变化有关)。刺激小脑也能引起血压变化,这与小脑对交感神经的影响有关。间脑的下丘脑是整个植物性神经系统的高级中枢,能引起血压的显著变化。去大脑皮层而保留间脑的狗出现非常复杂的心血管反射,常使血压升高和心搏加速。大脑皮层发育不全的新生儿,间脑在循环调节中起主导作用。发育完善的大脑皮层对血液循环具有最强的调节整合作用,大脑皮层通过条件反射的建立控制着心血管系统的活动,使血液循环能迅速适应各种复杂的生存条件。
循环系统_循环系统 -血管运动反射
心血管系统中很多部位分布着压力感受器。当受到机械刺激时都能引起血管的反射性运动导致动脉血压的改变,其中以颈动脉窦和主动脉弓区最为敏感,二区受刺激之后可以引起减压反射。较小的血管乃至一般组织也有压力感受器的分布,也能反射性地引起血压下降,但反应较弱。
罗文氏反射
1866年S.罗文发现刺激一个肢体或某一器官的传入神经时,该肢体或器官的血管舒张而其他部位的血管收缩,同时动脉血压上升,叫做罗文氏反射。例如刺激兔的足背神经引起该神经支配的下肢血管舒张,容积加大,身体其他部分的血管则起收缩反应,导致加压反射,这对血液向活动较多的器官集中,对血液的重新分配有明显作用。
迷走加压反射
腔静脉内血压下降可以刺激迷走神经加压纤维末梢,引起血管床的广泛收缩导致的反射性血压升高。这一反射多见于大失血,此时静脉压降低,如迷走神经完整无损,由此反射的作用动脉血压可不下降或下降不多。切断迷走神经后血压下降较多。用可卡因涂在右心房上的效果与切断迷走神经相同,都可抑制迷走加压反射,导致失血时更大幅度的血压下降。