Układ naczyń organizmu, razem z sercem tworzy układ sercowo-naczyniowy, zwany też układem krążenia. Jego cel stanowi doprowadzenie krwi wraz z tlenem i substancjami odżywczymi do wszystkich komórek organizmu oraz odprowadzenie z komórek dwutlenku węgla i produktów przemiany materii. Stały przepływ krwi wymuszany jest przez serce, które działa jak pompa tłocząca.
W uproszczeniu - istnieją trzy rodzaje naczyń krwionośnych: tętnice, naczynia włosowate (kapilary) i żyły. Tętnice to naczynia wyprowadzające krew z komór serca na obwód - niezależnie od tego, czy krew jest utlenowana, jak w krążeniu dużym, czy nie, jak w krążeniu płucnym. Żyły to naczynia, którymi krew powraca do serca (ściślej, do jego przedsionków). Krew z lewej komory na obwód wypływa do tzw. krążenia dużego, czyli systemowego, tętnicą główną (aortą), natomiast z prawej komory do krążenia płucnego - tętnicą płucną. Ponieważ tętnica płucna bezpośrednio po wyjściu z komory prawej serca rozdziela się na tętnicę płucną prawą i lewą (z których każda prowadzi krew do odpowiedniego płuca), często jest też określana jako pień tętnicy płucnej.
Każda komora działa w nieco innych warunkach i inaczej pracuje. Grubościenna komora lewa wyrzuca krew do aorty pod dużym ciśnieniem (wartość ta podczas skurczu serca przekracza ciśnienie atmosferyczne o 120 mm Hg, w rozkurczu zaś o 80 mm Hg). Natomiast prawa komora jest cienkościenna, pracuje pod niższym ciśnieniem, a wartość ciśnienia skurczowego dla tętnicy płucnej wynosi tylko 25 mm Hg. Z reguły jest to i tak znacznie więcej niż ciśnienie krwi w naczyniach włosowatych i naczyniach żylnych. W dużych żyłach, z których krew spływa wprost do przedsionków serca, ciśnienie może zbliżać się do zera lub nawet może być ujemne (tj. niższe od aktualnej wartości ciśnienia atmosferycznego). Z reguły ujemne jest ciśnienie żylne w górnych częściach ciała. Zabiegi chirurgiczne z otwarciem czaszki, podczas których naruszeniu może ulec któraś z dużych żył, np. oponowych, muszą być prowadzone z nisko ułożoną głową (w pozycji leżącej), gdyż grozi zassanie powietrza do żyły i zatory powietrzne w krążeniu. Można obserwować ujemne ciśnienie żylne, podnosząc stopniowo ręce do góry i obserwując zapadanie się żył na skórze.
Aorta (inaczej tętnica główna) odchodzi z lewej komory i biegnie łukiem do tyłu, do góry i na prawo, dochodząc niemal do prawej strony kręgosłupa (w tzw. śródpiersiu tylnym) i wzdłuż niego schodzi w dół do jamy brzusznej. Wyróżnia się więc aortę wstępującą (krótką), łuk aorty oraz aortę zstępującą (długą), składającą się z odcinka piersiowego (do przepony) i brzusznego (poniżej przepony). Mniej więcej na wysokości pępka aorta kończy się podziałem na dwie tętnice biodrowe wspólne. Zanim jednak to nastąpi, odchodzą od niej kolejno (podano najważniejsze odgałęzienia):
- dwie tętnice wieńcowe, zaopatrujące serce; odchodzą w początkowej części aorty wstępującej, tuż powyżej pierścienia zastawki aortalnej, w obrębie tzw. opuszki aorty;
- odgałęzienia łuku aorty, tj. pień ramienno-głowowy (który z kolei rozdziela się na tętnicę szyjną wspólną prawą i podobojczykową prawą), tętnica szyjna wspólna lewa oraz tętnica podobojczykowa lewa;
- dwie tętnice nerkowe, zaraz po przejściu przez przeponę;
- pień trzewny (główną tętnicę zaopatrującą narządy jamy brzusznej).
W pewnym uproszczeniu, mózg i głowa zaopatrywane są w krew tętniczą przez rozgałęzienia tętnic szyjnych wspólnych, kończyny dolne przez rozgałęzienia tętnic biodrowych, kończyny górne zaś przez tętnice ramienne (przedłużenie tętnic obojczykowych) - na nich właśnie mierzymy ciśnienie tętnicze. Należy podkreślić, że ważne życiowo narządy, jak mózg, nerki i samo serce, otrzymują utlenowaną krew tętniczą w pierwszej kolejności.
Regulacja ciśnienia krwi w aorcie, pomiar ciśnienia tętniczego
W tętnicach systemowych ciśnienie jest wysokie, gdyż mają one grube, napięte ściany, a krew tłoczona jest do nich przez lewą komorę w czasie skurczu. Teoretycznie podczas rozkurczu komór po zamknięciu zastawki aorty ciśnienie powinno spaść do zera. Tymczasem w spoczynku u zdrowej osoby ciśnienie tętnicze wynosi 120/80 mm Hg, czyli podczas cyklu pracy serca nie przekracza 120 mm Hg i nie spada poniżej 80 mm Hg, a więc nie spada do zera. Dzieje się tak dlatego, że ściany aorty są sprężyste, zbudowane zarówno z mięśni gładkich, jak i z włókien sprężystych. Rozciągają się więc jak sprężyna, przyjmując krew z lewej komory, ale podczas rozkurczu powracają do pozycji wyjściowej, wywierając ciśnienie na zawartą w jej świetle objętość krwi i przepychając ją dalej na obwód. Dzięki temu przepływ krwi przez obwód ma charakter ciągły, a nie przerywany.
W tętnicy ramiennej ciśnienie jest zbliżone do tego w aorcie. Wykorzystuje się to podczas pomiaru ciśnienia tętniczego. Mankiet ciśnieniomierza (inaczej sfigmomanometru) zakłada się na ramię tak, by objął i zacisnął tętnicę ramienną. Ponieważ biegnie ona przyśrodkowo od mięśnia dwugłowego (bicepsa), więc złożenie mankietu powinno leżeć z tyłu kończyny. Dolny brzeg mankietu powinien znaleźć się ok. 3 cm powyżej zgięcia łokciowego, mogą wejść pod niego 2 palce badającego, silniej zaciskać nie należy. Tętno osłuchuje się w górno-przyśrodkowej części dołu łokciowego, membrana stetoskopu (słuchawek) powinna całą powierzchnią przylegać do skóry, ale bez dodatkowego nacisku. Mankiet pompuje się do wartości przekraczających o około 20-30 mm Hg spodziewaną wartość ciśnienia skurczowego u osoby badanej. Przepływ w tętnicy ramiennej całkowicie wówczas ustaje. Następnie upuszcza się powietrze z mankietu z prędkością mniej więcej 2 mm Hg na sekundę. Gdy ciśnienie w mankiecie spadnie poniżej ciśnienia skurczowego, w tętnicy pojawia się przepływ pulsacyjny (turbulentny, wirowy), słyszalny w stetoskopie jako charakterystyczny dźwięk (ton). W miarę dalszego upuszczania powietrza, ciśnienie w mankiecie spada poniżej ciśnienia rozkurczowego. Tony przestają być wówczas słyszalne, gdyż krew płynie już teraz nieturbulentnie, przez cały cykl pracy serca. Należy zanotować obie wartości: pojawienia się pierwszego (często cichego) tonu i ponownego zaniknięcia tętna. Pierwsza wartość określa ciśnienie skurczowe, druga rozkurczowe.
Znaczenie tętniczek oporowych w regulacji przepływu krwi
W miarę, jak tętnice rozgałęziają się, spada ich sprężystość, ich ściany są głównie zbudowane z mięśni gładkich, a przepływ krwi jest coraz szybszy. Ciśnienie tętnicze stopniowo spada. Na samym końcu systemu naczyń tętniczych znajdują się tętniczki, czyli arteriole. Spadek ciśnienia w tym miejscu jest szczególnie duży, gdyż część tych tętniczek całkowicie obkurcza się, nie przepuszczając krwi dalej do kapilarów. Stąd inna ich nazwa: naczynia oporowe. Kurczą się i rozkurczają na przemian; gdyby wszystkie były w danym momencie całkowicie rozkurczone, wówczas ciśnienie spadłoby do bardzo niskich wartości. To właśnie dzieje się w przypadku np. wstrząsu anafilaktycznego: objętość krwi krążącej jest prawidłowa, ale ciśnienie tętnicze może spaść do wartości nieoznaczalnych wskutek całkowitego porażenia naczyń oporowych.
W warunkach prawidłowych krew jest dystrybuowana przez tętniczki do poszczególnych tkanek, zgodnie z aktualnym zapotrzebowaniem metabolicznym. Kurcząc się i rozkurczając, regulują one miejscowy przepływ krwi. Na przykład podczas wysiłku rozkurczają się tętniczki mięśni szkieletowych, gdyż nasilony dopływ krwi do mięśni jest wówczas dla organizmu konieczny, a w tym samym czasie kurczą się tętniczki jamy brzusznej, jako że osoby podejmujące wysiłek fizyczny zwykle nie przyjmują w tym czasie pokarmu.
Naczynia włosowate i żylne
Ściany naczyń włosowatych (kapilar) są bardzo cienkie, przepuszczalne dla gazów i wielu substancji chemicznych, ale w warunkach prawidłowych nieprzepuszczalne dla większości białek (zmienia się to np. podczas zapalenia). Ich rola polega na bezpośrednim kontakcie z otaczającymi komórkami tak, by wymienić z nimi tlen, dwutlenek węgla, czynniki odżywcze i produkty przemiany materii. Zbiegają się one w żyłki (wenule), a te w coraz większe naczynia żylne (żyły). To właśnie one widoczne są w skórze jako niebieskawe naczynia. Kolor ten przypuszczalnie pochodzi od sposobu, w jaki światło załamuje się w powierzchniowych warstwach skóry, w połączeniu z wiśniową barwą odtlenowanej krwi żylnej.
Na samym końcu tej drogi, krew z górnej (nadprzeponowej) części ciała zbiega się w żyle głównej górnej, a z części podprzeponowej w żyle głównej dolnej. Obie uchodzą do prawego przedsionka serca.
Żyły mają cienkie ściany i w porównaniu z tętnicami są prawie pozbawione mięśni gładkich. Mają za to zastawki, dzięki którym przepływ w nich odbywa się jednokierunkowo - od kapilar do serca. Zastawki mają szczególne znaczenie w kończynach dolnych, ich niewydolność prowadzi do powstania żylaków. Ciśnienie w żyłach jest niskie, ale mimo to krew nie stoi w nich w miejscu, ale stopniowo przepływa do prawego serca. Dzieje się to dzięki pięciu zjawiskom:
- zasysającej sile prawego przedsionka (tak powraca krew z miejsc ciała położonych niżej niż prawy przedsionek);
- naturalnemu spływowi krwi z górnych partii ciała w dół do przedsionka;
- pracy mięśni szkieletowych, które przepychają krew w kierunku serca (to dlatego żylaki kończyn dolnych powstają łatwiej u osób często stojących nieruchomo, niż chodzących i biegających);
- ciśnieniu wywieranemu na żyłki od tyłu, przez arteriole i poprzez kapilary (tak zwana vis a tergo - siła od tyłu);
- systemowi zastawek żylnych (krew się nie cofa).
W danym momencie u zdrowej osoby prawie 2/3 całej krwi przepływa właśnie przez żyły (układ wysokoobjętościowy i niskociśnieniowy), podczas gdy w sercu jest 8% krwi, w tętnicach krążenia dużego 14%, w naczyniach włosowatych 6%, a w całym krążeniu płucnym 12% (wartości przybliżone). Żyły stanowią więc rezerwę czynnościową krążenia, np. na wypadek krwotoku. Nieprzypadkowo objawem wstrząsu hipowolemicznego jest całkowite zapadnięcie się naczyń żylnych. Objętość krwi krążącej w ustroju jest wówczas tak mała, że powstaje stan zagrożenia życia, więc skurcz ścian naczyń żylnych przesuwa krew z rezerwuaru żylnego do dużego krążenia, podtrzymując przepływ przez najważniejsze dla życia narządy.
Krążenie wrotne
Krążenie wrotne różni się od typowego układu „tętnica-kapilara-żyła” tym, że żyła przechodzi w naczynia włosowate i następnie ponownie w kolejne naczynie żylne (tym razem już ostatecznie odprowadzające krew do serca). Układ wrotny wygląda więc następująco: „tętnica-kapilara-żyła-kapilara-żyła”. Ten nietypowy przepływ krwi jest narzucony przez specyficzne funkcje niektórych narządów.
Najbardziej znany jest układ wrotny wątroby. Krew tętnicza dociera do trzewi (żołądka, jelit, trzustki, śledziony) i przechodzi licznymi kolejnymi rozgałęzieniami w naczynia włosowate. Te mają dwa zadania. Po pierwsze, tak jak w innych tkankach, zaopatrują komórki przewodu pokarmowego w tlen i odbierają z nich dwutlenek węgla i produkty metabolizmu. Po drugie odprowadzają w głąb organizmu czynniki odżywcze pobrane przez komórki jelit podczas trawienia treści pokarmowej (aminokwasy, glukozę, inne cukry proste, kwasy tłuszczowe, witaminy, makro- i mikroelementy oraz wiele innych). Strawione substancje odżywcze przechodzą natychmiast przez wątrobę, główny „aparat biochemiczny” organizmu. W wątrobie podlegają przemianom metabolicznym, np. ponownej syntezie (z glukozy powstaje glikogen, z kwasów tłuszczowych lipidy, z aminokwasów liczne białka itp.), są magazynowane, niektóre trucizny zaś sprzęgane z pewnymi prostymi związkami chemicznymi, dzięki czemu przestają być groźne.
Wszystkie te funkcje pełnią komórki wątroby, czyli hepatocyty, jedne z najbardziej „zapracowanych” komórek organizmu. Aby działać prawidłowo, muszą kontaktować się z wolno przepływającą obok krwią, a więc ciśnienie w otaczających je naczyniach włosowatych jest z reguły niskie (w wątrobie kapilary mają specyficzną budowę i nazywają się „zatokami”). Podsumowując, krew z naczyń włosowatych trzewi zbiera się w dużą żyłę, znaną jako żyła wrotna, ta zaś wchodzi do wątroby i rozgałęzia się w niej, by dać początek zatokom wątrobowym. Krew zatok obmywa hepatocyty, a potem ponownie zbiera się w tzw. żyły wątrobowe, którymi już ostatecznie opuszcza narząd.
W tym miejscu warto przekazać jeszcze jedną istotną wiadomość. Otóż krew wrotna przepływała już wcześniej przez jelita i inne narządy jamy brzusznej. Nie jest w stanie dobrze zaopatrzyć komórki wątrobowe, np. w tlen (chociaż po posiłku zawiera z pewnością duże ilości glukozy i innych czynników odżywczych). Dlatego niezależnie od żyły wrotnej do wątroby dociera odpowiednia tętnica (określana jako tętnica wątrobowa), stanowiąca jedną z głównych gałęzi pnia trzewnego.
Innym miejscem krążenia wrotnego jest podstawa mózgu. Żyły docierające do podwzgórza przechodzą w określonych miejscach tego narządu w naczynia włosowate, które następnie ponownie zbierają się w żyły. Te z kolei dochodzą do blisko położonego przedniego płata przysadki, który produkuje wiele ważnych hormonów białkowych (prolaktynę, hormon wzrostu, czynniki stymulujące wydzielanie testosteronu, estrogenów, tyroksyny i kortyzolu). Krążenie wrotne podwzgórzowo-przysadkowe dostarcza z wyspecjalizowanych komórek podwzgórza precyzyjne sygnały dla komórek przysadki. Są nimi inne czynniki hormonalne, nieduże białka, które aktywują lub hamują wydzielanie właściwych hormonów przysadki. Najbardziej znanym jest pochodząca z podwzgórza somatostatyna, która .in. hamuje w pewnej grupie komórek przedniego płata przysadki syntezę hormonu wzrostu, ale spełnia też w organizmie wiele innych zadań.
