Hjertet og sirkulasjonssystemet udrag by Fagbokforlaget

Denne innføringsboken har en pedagogisk oppbygning med gode anatomiske illustrasjoner og detaljerte og forklarende bildetekster. Boken egner seg også ypperlig når studenter skal øve til eksamen eller repetere stoff.

Hjertet og sirkulasjonssystemet inngår i Fagbokforlagets «kortlest»serie i naturvitenskapelige emner for sykepleiestudenter.

Hjertet og sirkulasjonssystemet

Jan Helge Halleraker har arbeidet som praktiserende lege i 35 år. Han har vært kirurg og allmennlege samt overlege og medisinsk sjef ved Marinens hovedbase på Haakonsvern. Halleraker er førstelektor ved sykepleierutdanningen på Høgskulen på Vestlandet, avdeling Stord/Haugesund.

Jan Helge Halleraker

Hjertet og sirkulasjonssystemet er en innføringsbok i et viktig tema innen de naturvitenskapelige emnene. Den er tilpasset bachelor utdanningen i sykepleie. God kunnskap om hjerte og sirkulasjons systemet er avgjørende for å kunne forstå hvordan kroppen, fysiologien og sykdomslæren er bygd opp og henger sammen.

Jan Helge Halleraker

HJERTET OG SIRKULASJONS SYSTEMET En innføring

ISBN 978-82-450-2021-2

,!7II2E5-acacbc!

HJERTET OG SIRKULASJONSSYSTEMET

Jan Helge Halleraker

HJERTET OG SIRKULASJONSSYSTEMET En innfÃ¸ring

Copyright © 2017 by Vigmostad & Bjørke AS All Rights Reserved ISBN: 978-82-450-2021-2 Grafisk produksjon: John Grieg, Bergen Omslagsdesign ved forlaget Omslagsfoto: © Shutterstock/Liya Graphics De øvrige illustrasjoner av Jeanette Engqvist – illumedic Illustrasjon på s. 133 av Paulina Mingiacchi Andre bøker i serien: Kjemi, biokjemi og cellebiologi

Spørsmål om denne boken kan rettes til: Fagbokforlaget Kanalveien 51 5068 Bergen Tlf.: 55 38 88 00 Faks: 55 38 88 01 e-post: fagbokforlaget@fagbokforlaget.no www.fagbokforlaget.no

Materialet er vernet etter åndsverkloven. Uten uttrykkelig samtykke er eksemplarfremstilling bare tillatt når det er hjemlet i lov eller avtale med Kopinor.

Forord I denne boken vil vi forklare hvordan hjertet og sirkulasjonssystemet er bygd opp. Du får lære mange nye viktige begreper, og du vil lære å forstå hvordan hjertet, blodårene og blodet fungerer. Det kan muligens virke noe overveldende hvis du ikke har hatt humanbiologi tidligere, men det vil garantert være verd innsatsen. Hjertet, sirkulasjonssystemet og blodet er av største betydning for helsen vår og for at kroppen skal fungere på best mulig måte. Når man skal arbeide med mennesker, er dette grunnleggende kunnskaper som senere vil være til stor hjelp for å få en mye bedre forståelse for de ulike aspektene ved sykdom og helsesvikt.

Forord

Innholdsfortegnelse Hjertet ....................................................................................11 Hjertet ligger i mediastinum ................................................................................... 13 Diafragma ...................................................................................................................... 14 Myokard .......................................................................................................................... 15 Aktin og myosin ........................................................................................................... 16 Spontan depolarisering ............................................................................................. 17 250 000 tonn blod ........................................................................................................ 18 Livsstilssykdommer .................................................................................................... 18

Todelt seriekoblet pumpe ....................................................21 Stor overflate................................................................................................................. 22 Arterier og vener .......................................................................................................... 24 Hjertets funksjon ......................................................................................................... 24 Systole og diastole ....................................................................................................... 25 Fra høy trykk til lavt trykk ........................................................................................ 25 Systolen ........................................................................................................................... 25 Diastolen ........................................................................................................................ 27 Hjertelydene .................................................................................................................. 28 Lungeødem .................................................................................................................... 30 Minuttvolumet ............................................................................................................. 30 Lukket rørsystem ......................................................................................................... 31 Sympatisk og parasympatisk påvirkning ............................................................ 33 Det endediastoliske volumet ................................................................................... 34 Det endesystoliske volumet ..................................................................................... 35 Kalsiumioner................................................................................................................. 36 Fire kammer, fire inn- og utløp og fire klaffer .................................................... 36 Det store og det lille kretsløpet ............................................................................... 38

Innholdsfortegnelse

Perikard, endokard og myokard ............................................................................. 39 Tolv basisbegreper ...................................................................................................... 39

Sirkulasjonssystemets funksjon i kroppen ........................43 Å transportere oksygen ............................................................................................. 43 Å transportere karbondioksid................................................................................. 44 Å transportere avfallsstoffer .................................................................................... 45 Å transportere næringsstoffer................................................................................. 45 Å transportere hormoner ......................................................................................... 46 Å transportere varme ................................................................................................. 47 Å bidra i kroppens infeksjonsforsvar .................................................................... 47 Å sørge for en kontinuerlig utveksling av stoffer og for et konstant indre miljø (homøostase) ......................................................................................... 48 Å overføre kraft i form av trykk............................................................................... 49

Hjertets elektriske ledningssystem.....................................51 Sinusknuten, AV-knuten, His-bunten og purkinjefibrene ............................. 51 Hurtig spredning.......................................................................................................... 53 AV-knuten overtar ....................................................................................................... 53 EKG................................................................................................................................... 54 120/80 mm Hg .............................................................................................................. 55

Hjertets egen blodforsyning ................................................57 Koronararteriene ......................................................................................................... 57 Blodgjennomstrømningen varierer ...................................................................... 59 «Altetende» ................................................................................................................... 61

Hjernens blodforsyning .......................................................63 Circulus arteriosus Willisii ....................................................................................... 64 Blod-hjerne-barrieren ................................................................................................ 66

De viktigste arteriene og venene .........................................69 A. radialis og a. ulnaris............................................................................................... 70 Koronararteriene ......................................................................................................... 71 A. iliaca externa og a. iliaca interna ...................................................................... 72 Pulsen .............................................................................................................................. 72 Venene ............................................................................................................................. 74 Regulering av blodstrømmen .................................................................................. 76 Arterioledilatasjon og arteriolekonstriksjon ..................................................... 77 Blodstrømmen i kapillærene ................................................................................... 79 8

Hjertet og sirkulasjonssystemet

Passelig blodhastighet ............................................................................................... 79 Muskel-vene-pumpen ................................................................................................ 81

Sirkulasjonen i fosterlivet ....................................................83 Sirkulasjonen hos barnet i mors liv ....................................................................... 83

Blodtrykket ............................................................................89 Blodtrykket .................................................................................................................... 89 Høyt blodtrykk ............................................................................................................. 90 Viktig parameter i akuttmedisinen ....................................................................... 91 Pulsen .............................................................................................................................. 91 LAHØKALGRÅPUS ..................................................................................................... 92

De ulike typene blodårer......................................................93 Tre typer blodårer........................................................................................................ 93 Aorta ................................................................................................................................ 93 Arteriolene ..................................................................................................................... 95 Arterieveggen................................................................................................................ 96 Kapillærene ................................................................................................................... 97 Venene ............................................................................................................................. 98 Blodårene og blodtrykket ......................................................................................... 99 Baroreseptorrefleksen .............................................................................................100 40 milliarder kapillærer...........................................................................................101 Allestedsnærværende nettverk .............................................................................101 Den prekapillære sfinkter .......................................................................................104 Lymfesystemet............................................................................................................104 Retur til blodbanen ...................................................................................................105 Immunforsvaret .........................................................................................................106 Thymus ..........................................................................................................................107

Blodets sammensetning.....................................................109 Væske og celler ...........................................................................................................110 Erytrocyttene ..............................................................................................................110 Blodprosenten ............................................................................................................113 Den multipotente hematopoietiske stamcelle................................................114 Leukocyttene ..............................................................................................................114 Væskedelen av blodet ...............................................................................................116 Plasmaproteinene .....................................................................................................117 Blodtyper ......................................................................................................................118

Innholdsfortegnelse

VĂŚskeregnskapet iÂ kroppen...............................................121 Det meste er vann .....................................................................................................121 VĂŚskeregnskapet .......................................................................................................122 Avfallsstoffer................................................................................................................124

Syre/base-reguleringen ......................................................125 pH....................................................................................................................................125 Syre-base-forstyrrelser .............................................................................................129

Sentrale eksamensoppgaver..............................................133 Oppgave 1 .....................................................................................................................134 Oppgave 2 .....................................................................................................................134 Oppgave 3 .....................................................................................................................134 Oppgave 4 .....................................................................................................................135 Oppgave 5 .....................................................................................................................135

Stikkordregister ..................................................................137

Hjertet og sirkulasjonssystemet

Hjertet Hjertet (cor) er kroppens viktigste muskel og er på størrelse med en knyttet neve. Det pumper det livgivende blodet rundt i et 100 000 km langt nettverk av blodårer som når ut til selv den mest avsidesliggende celle i kroppen vår. Hjertet har blant annet den særdeles viktige oppgaven å sørge for blod til hjernen, kroppens «kommandosentral». Hjernen er svært var for sirkulasjonsforstyrrelser og kan ta varig skade etter bare 5 minutter uten oksygentilførsel ved vanlig romtemperatur. Dersom hjertemuskelen altså tar 5 minutters pause, vil det kunne få store konsekvenser fordi hjernen da kan få permanent skade. Hjernen kan tåle en mye lengre pause i oksygentilførselen dersom personen blir kraftig nedkjølt. I litteraturen er det rapportert om mennesker som har kommet fra det uten hjerneskade etter mer enn en halv time uten oksygentilførsel under kalde forhold ( f.eks. ved drukning i iskaldt vann). Dette skyldes at cellenes oksygenbehov faller dersom temperaturen synker. Under operasjoner blir avkjøling av organer derfor benyttet for å minske oksygenbehovet i det aktuelle organet. Det er ikke bare hjernen som er avhengig av en god hjertefunksjon. Alle organer og alle celler i kroppen må ha oksygen og næringsstoffer for å fungere normalt. Oksygen er det drivstoffet cellene trenger for å kunne produsere den energien de må ha for å fungere slik de skal. Sirkulasjonssystemet ordner med disse forsyningene, som blir drevet av muskelkontraksjoner i hjertet.

Hjertet

aorta

vena cava superior

atrium dexter

arteria pulmonalis sinister

atrium sinister ventriculus sinister

ventriculus dexter

Figur 1

Hjertet (cor) sett forfra.

Den fremre veggen er fjernet for å gi en klar fremstilling av de fire kamrene i hjertet: atrium dexter (høyre forkammer), ventriculus dexter (høyre hjertekammer), atrium sinister (venstre forkammer) og ventriculus sinister (venstre hjertekammer). Vena cava superior (den øvre, store hulvenen), aorta (hovedpulsåren) og arteria pulmonalis sinister (venstre lungearterie) vises også.

Hjertet og sirkulasjonssystemet

Hjertet ligger i mediastinum Hjertet er lokalisert midt i nedre del av brysthulen (thorax) og er vanligvis forskjøvet litt over mot venstre. Det finnes også personer som har hjertet forskjøvet mot høyre side, såkalt dekstrokardi, men dette har vanligvis ingen funksjonelle konsekvenser. Fra litteraturen kjenner man for eksempel til en japansk dame

vena jugularis

arteria carotis communis arcus aortae pulmo sinister

vena cava superior

cor pulmo dexter

abdomen Figur 2

diafragma

Thorax (brysthulen) sett forfra.

Vi ser hjertets sentrale plassering i mediastinum (hulrommet mellom lungene) og at hjertets basis eller gulv hviler på mellomgulvet (diafragma), en kuppelformet muskel som skiller thorax fra abdomen (bukhulen).

Hjertet

med dekstrokardi som ble over hundre år gammel. Det kan nevnes at lignende anatomiske avvik også kan foreligge andre steder i kroppen. Hjertet utgjør 0,5 % av kroppsvekten (350 gram) og starter å slå når fosteret er tre uker gammelt. Hjertet ligger mellom de to lungene (pulmones) i et hulrom i thorax som har betegnelsen mediastinum (brystskilleveggen). Her finner vi foruten hjertet også spiserøret (esophagus), luftrøret (trachea), en del store og viktige blodårer som hovedpulsåren (aorta) og den store hulvenen (vena cava) samt nerver og bindevev. Hjertets gulv er plassert oppå mellomgulvet (diafragma) og ligger sideveis og fortil godt beskyttet av brystkassens ribber og det solide brystbeinet (sternum).

Diafragma Diafragma er en kuppelformet muskel som er formet som en dom. Den danner et skille mellom brysthulen (thorax) og bukhulen (abdomen). Diafragma er den viktigste pustemuskelen og går opp og ned i takt med respirasjonen på samme måte som stempelet i en sprøyte. Når vi puster inn, går diafragma nedover. Da blir det et undertrykk i thorax og luft trekkes ned i lungene, akkurat på samme måte som når luft trekkes inn i en sprøyte når man trekker sprøytestempelet oppover. Når man puster ut, går diafragma oppover og luften som er i lungene, støtes da ut gjennom munnen og nesen. Ribbene utgjør et vern for hjertet som både er sterkt og elastisk. De består både av bein og brusk, og brusken er sterk samtidig som den er seig og ettergivende. Baktil er hjertet godt beskyttet av den kraftige ryggsøylen (columna vertebralis). Det er verd å notere seg at ved utvendig hjertekompresjon ved hjerte-lunge-redning er det det at hjertet presses mellom brystbeinet (sternum) og ryggsøylen, som fører til relativt effektiv utdrivelse av blod fra hjertet.

Hjertet og sirkulasjonssystemet

Myokard Hjertemuskulaturen (myokard) er bygd opp av en spesiell type muskelceller som har fellestrekk med begge de to andre typene muskelvev: skjelettmuskulatur (tverrstripet muskulatur) og glatt muskulatur. På samme måte som skjelettmuskelcellene er hjertemuskelcellene tverrstripete. De har et velutviklet system av T-rør og sarkoplasmatisk retikulum, det vil si et omfattende nettverk av kanaler i muskelcellene. Mens skjelettmuskulaturen har langstrakte celler som kan bli opp mot 40 cm lange, er hjertemuskelcellene bare 0,1–0,5 mm lange. De danner forgreininger og er bundet fast sammen i et funksjonelt flettverk. Når hjertemuskelcellene blir depolarisert og trekker seg sammen, strømmer både natrium (Na+) og kalsium (Ca++) inn i cellene. At muskelcellene blir depolarisert, betyr at det skjer en

skjelettmuskulatur

glatt muskulatur hjertemuskulatur

Figur 3 De tre typene muskulatur: skjelettmuskulatur, hjertemuskulatur og glatt muskulatur.

Hjertet

kraftig elektrisk forandring i cellene på grunn av en omfattende ionevandring over cellemembranen, og det er dette som får muskelcellene til å trekke seg sammen. Til sammenligning er det bare Na+ som strømmer inn ved depolarisering av skjelettmuskulatur, og bare Ca++ som strømmer inn ved depolarisering av glatt muskulatur.

Aktin og myosin I likhet med skjelettmuskulaturen består også hjertemuskulaturen av funksjonelle enheter som kalles myofibriller eller myofilamenter. Det er de enhetene som bidrar til bevegelse ved at de kan trekke seg sammen eller utvide seg. Myofibrillene kalles for aktin og myosin. Når det er behov for muskelkontraksjon, vil myosin- og aktinfilamenter gli i forhold til hverandre og på denne måten skape bevegelse. Hjertemuskelcellene er bundet til hverandre ende mot ende. Det dannes to sammenhengende flettverk med myokard: ett for atriene ( forkamrene) og ett for ventriklene (hjertekamrene). De to forkamrene pumper blod til de to hjertekamrene, mens høyre hjertekammer pumper blod til lungene (lungekretsløpet/det lille kretsløpet), og venstre hjertekammer pumper blod til resten av kroppen (det systemiske kretsløpet/det store kretsløpet). Atriene og ventriklene er adskilt av en bindevevsplate som kalles anulus fibrosus, og begge de nevnte flettverkene er bundet til denne bindevevsplaten. Det er viktig å være klar over at det er åpne celleforbindelser mellom ende-mot-ende-kontaktpunktene mellom hjertemuskelcellene, og ioner (ladde elektriske partikler som Na+ og Ca++) kan derfor lett strømme mellom muskelcellene gjennom disse celleforbindelsene. På den måten vil impulser i hjertemuskelcellene lett kunne overføres fra én celle til en annen, og aksjonspotensialer kan derved på en enkel måte spre seg gjennom hele

Hjertet og sirkulasjonssystemet

flettverket av hjertemuskelceller. Siden atriene og ventriklene er festet på hver sin side av bindevevsplaten anulus fibrosus, er det ingen åpne celleforbindelser mellom atriemuskelceller og ventrikkelmuskelceller. Anulus fibrosus vil således fungere som en elektrisk isolator (et område som ikke slipper gjennom elektriske signaler). Tykkelsen av myokard varierer i betydelig grad i de ulike delene av hjertet. Dette har i stor grad å gjøre med at de ulike delene av hjertet har ulik arbeidsbelastning og pumper mot forskjellig motstand, og at det i noen kamre må bygges opp et høyere trykk enn i andre for å presse blodet ut i sirkulasjonen. Myokard er for eksempel vesentlig tykkere i ventriklene enn i atriene. I venstre ventrikkel er det også betydelig tykkere enn i høyre ventrikkel. Dette skyldes at vestre ventrikkel arbeider under mye høyere trykk enn høyre ventrikkel, da motstanden i det systemiske kretsløpet er betydelig høyere enn i lungekretsløpet.

Spontan depolarisering Det er alltid et såkalt aksjonspotensial som initierer det at hjertemuskelcellene begynner å trekke seg sammen. Dette gjelder også muskelcellene i skjelettmuskulaturen. Her er det en viktig forskjell mellom skjelettmuskulatur og hjertemuskulatur. Hjertemuskelcellene har nemlig en innebygd evne til å trekke seg sammen rytmisk uten nervestimulering; det har ikke skjelettmuskulaturen. Det skyldes at enkelte omdannede hjertemuskelceller depolariserer av seg selv, slik at det utløses et aksjonspotensial. Denne spontane depolariseringen skjer normalt raskest i en liten samling omdannede muskelceller kalt sinusknuten, som ligger i høyre forkammer. Når et aksjonspotensial først er utløst i sinusknuten, vil det spre seg gjennom hele hjertet og utløse et hjerteslag. Sinusknuten blir ofte kalt for hjertets «pacemaker».

Hjertet

250 000 tonn blod Hjertet slår gjennomsnittlig 70 slag i minuttet i hvile hos en vanlig person som ikke driver med vesentlig fysisk aktivitet. Hos meget veltrente personer kan hvilepulsen være mye lavere – helt ned mot 30 slag i minuttet. Maksimal puls regnes å være rundt 200. Den maksimale pulsen avtar noe med alderen. En tommelfingerregel kan være at den maksimale pulsen er 220 minus alder ganget med 0,7. Ved hvert hjerteslag pumpes det ut 70 milliliter blod i hvile. En puls på 70 vil bety at hjertet vil slå hundre tusen ganger i løpet av ett døgn og tre milliarder ganger i løpet av et vanlig livsløp. På et døgn blir det altså pumpet åtte tonn (8 000 liter) blod, og i løpet av livet vil hjertet ha pumpet ut 250 000 tonn blod – like mye som lasten i en supertanker. De minste blodårene, kapillærene, når ut til de mest avsidesliggende delene av kroppen, der de forsyner cellene med oksygen, næringsstoffer, hormoner og annet, og frakter med seg avfallsstoffer som karbamid (også kalt urea eller urinstoff) og karbondioksid.

Livsstilssykdommer Sykdommer i hjerte-kar-systemet har vært den dominerende dødsårsaken i vår del av verden i lang tid. På begynnelsen av 1900-tallet var infeksjonssykdommer en av de viktigste dødsårsakene, men etter andre verdenskrig har livsstilssykdommer som hjerteog karsykdommer tatt over som den ledende dødsårsaken. I dagens Norge er fortsatt hjerteog karsykdommer den viktigste dødsårsaken og står alene for rundt 40 % av alle dødsfall. Det er en viss faglig uenighet om hva den store økningen i hjerteog karsykdom kan skyldes, men én ting er alle enige om, at tobakksrøyking i stor grad har bidratt til den høye forekomsten av hjerteog karsykdom. Det har vært en viss nedgang i forekomsten av hjerteog karsykdom de senere årene, og mye

Hjertet og sirkulasjonssystemet

Figur 4 Det systemiske kretsløpet (det store kretsløpet) begynner idet oksygenrikt blod fra lungene kommer inn i venstre forkammer (atrium sinister). Venstre forkammer pumper blodet videre til venstre hjertekammer (ventriculus sinister), som igjen pumper blodet videre til kroppens celler og forsyner dem med det livsviktige oksygenet. Selve utvekslingen av oksygen skjer i kapillærene. Oksygenet forbrukes i en sentral metabolsk prosess i cellene som kalles Krebs’ syklus (sitronsyresyklus) i mitokondriene. Det er denne prosessen som skaffer cellene den energien de trenger for å utføre sine funksjoner. Energien blir lagret i form av et høyenergetisk molekyl: adenosintrifosfat (ATP). Når kroppen trenger energi, spaltes ATP, og da frigjøres energi. Karbondioksid dannes som et avfallsprodukt i Krebs’ syklus, tas opp i kapillærene og fraktes med veneblodet til lungene der det avgis til alveolene. Det oksygenfattige og karbondioksidrike blodet fra vevene samles altså i vener og tømmes i høyre forkammer (atrium dexter). Her starter lungekretsløpet (det lille kretsløpet), som begynner med at høyre forkammer pumper blodet til høyre hjertekammer (ventriculus dexter), som pumper blodet videre til lungene. Her blir det tilført oksygen, og det oksygenrike blodet samles i lungevenene som tømmer seg i venstre forkammer, før det atter sendes ut i kroppen gjennom det systemiske kretsløpet.

Hjertet

av dette kan trolig tilskrives en nedgang i forekomsten av røyking i befolkningen, og at folk generelt nå er mye mindre eksponert for aktiv og passiv røyking enn de var for eksempel i 1960-årene. En av de viktigste dødsårsakene innen gruppen hjerteog karsykdommer har vært hjerteinfarkt. Hjerteinfarkt skyldes en forsnevring i de arteriene som forsyner hjertet (koronararteriene eller kransarteriene). Forsnevringen kommer av den patofysiologiske prosessen aterosklerose, også kalt åreforkalkning. Ved hjerteinfarkt tettes større eller mindre greiner av koronararteriene helt igjen fordi det blir en blodpropp (trombose) i tillegg til forsnevringen, og da vil en del av hjertemuskulaturen dø – det utvikler seg det vi kaller nekrose. Det er kjent at giftstoffene i tobakksrøyken lett går fra alveolene (lungeblærene) til blodet og i stor grad bidrar ikke bare til aterosklerose, men også til at blodplatene lettere kleber seg sammen slik at det lettere dannes blodpropp. En annen risikofaktor til hjerteog karsykdom er manglende fysisk aktivitet. Regelmessig fysisk aktivitet kan forebygge sykdommer i hjerteog karsystemet. Når det gjelder kosthold, er det stadig flere nye forskningsdata som tyder på at et høyt inntak av raffinerte karbohydrater både kan gi overvekt, diabetes mellitus og økt risiko for aterosklerose, og derved økt risiko for hjerteog karsykdom.

Hjertet og sirkulasjonssystemet

Hjertet og sirkulasjonssystemet inngår i Fagbokforlagets «kortlest»serie i naturvitenskapelige emner for sykepleiestudenter.

Hjertet og sirkulasjonssystemet

Jan Helge Halleraker

HJERTET OG SIRKULASJONS SYSTEMET En innføring

ISBN 978-82-450-2021-2

,!7II2E5-acacbc!