Légzés és vérkeringés

A tápanyagok hasznosulásához ("égetéséhez") elengedhetetlen az oxigén jelenléte, ill. az, hogy a vér a tápanyag-molekulákat és az oxigént a felhasználó sejthez szállítsa, majd a bomlástermékeket onnan el.

Az ember légzőszervrendszere

A légzőszervrendszer legfontosabb feladata a gázcsere biztosítása, ami a légzőhólyagokban oxigén vérbe történő leadását, és szén-dioxid vérből történő felvételét jelenti. Ezenkívül a tüdő fontos szerepet játszik az alábbi folyamatokban is:

vérszűrés, amelynek során a vörösvértesteknél nagyobb részecskéket (pl. fehérvérsejtek, fibrinrögök, zsír, csontvelő, tumorsejtek, stb.) ki tudja szűrni igen sűrű és szűk (8-9 µm) kapillárishálózatában;
a vérben jelen lévő és 37 °C-on illékony anyagok (metabolitok) kiürítése a szervezetből;
képes vérzéscsillapító folyamatokat aktiválni vagy gátolni, ezáltal a vért (mint folyékony szövetet) szükség szerint a megfelelő állapotban tartani;
véredényeinek nyitásával és zárásával nyomáskiegyenlítő funkciót is ellát (pl. álló testhelyzetet követő fekvő helyzet felvételekor a lábakból kiáramló vért a tüdő felveszi);
fontos szerepe van a szervezet víz- és sóháztartásában;
képes számos biológiailag aktív anyag szintézisére, raktározására, elválasztására, inaktiválására és eliminálására;
képes számos tisztulási mechanizmus segítségével a légzőrendszerbe került idegen anyagok (pl. aeroszol részecskék) eltávolítására.

A gázcsere mellett a légzés teszi lehetővé a hangadást, az artikulált emberi beszédet is.

Az emberi légzőszervrendszer felépítése

A légzőszervrendszert anatómiai értelemben a felső- és alsó légutak, ill. a kis vérkör alkotják. Élettanilag még ide tartozik a csontos-kötőszövetes mellkas a légzőizmokkal, és szélesebb értelemben a központi idegrendszer mindazon struktúrái, amelyek a légzőmozgások keletkezésében, koordinációjában és reflexes szabályozásában részt vesznek, valamint az információkat szolgáltató receptorok és afferensek is.

Felső légutak

Orrüreg (cavum nasi): feladata a beszívott levegő felmelegítése és párásítása, ezáltal megvédi az alsóbb légutakat a kihűléstől és kiszáradástól. Továbbá megtisztítja a levegőt a benne lévő nagyobb részecskék zömétől (pl. porszemek, növényi szálak, rovarok). Az orrüreg falát nyálkahártya borítja, amelynek elülső részét erős sörteszerű szőrök, míg hátsó részét csillószőrös hengerhám borítja a garat felé irányuló hatásos csapásiránnyal. Az orrüregnek a szaglásban és a hangok képzésében is fontos szerepe van.

Szájüreg (cavum oris): szájon át történő belégzéskor a levegő útja jóval rövidebb, szélesebb és egyenesebb, mint az orrüreg esetén, ezért itt jóval kisebb mértékben történik meg a levegő felmelegítése, páradúsítása és szűrése.

Garat (naso-, oro-, laryngopharynx): az orr- és szájüreg mögött elhelyezkedő közös kivezetés, kb. 12 cm hosszú függőlegesen izmos falú cső.

A garat alsó részén helyezkedik el a gégefedő, amely nyelésnél elzárja a gégebemenet nyílását, ezáltal a táplálék a nyelőcsőbe jut, és megakadályozza, hogy étel kerüljön a légcsőbe.

Gége (larynx): a beszívott levegő útja a garat után a gégében folytatódik, amely a hangadó szervünk. Vázát szalagokkal megerősített gégeporcok alkotják, belső felszínét nyálkahártya borítja, amelynek hámja csillószőrös hengerhám. Ürege alul és felül tágabb, mintegy homokóra alakú. A középső beszűkült részén helyezkedik el a két hangszalag, amelyeknek mozgatását a gége izomzata végzi. Belégzésnél a hangszalagok közötti rés (hangrés) kitágul, így a levegő szabadon tud beáramlani, míg kilégzésnél összeszűkül, így lehetővé válik a hangképzés (hangerő: légnyomás erőssége; hangmagasság: hangszalagok feszítettsége, rezgés frekvenciája).

Alsó légutak

Légcső (trachea): a beszívott levegő útja a gégén keresztül a légcsőbe vezet. A légcső a nyelőcső előtt elhelyezkedő, általában 12-14 cm hosszú, 2-3 cm átmérőjű cső, amelyet összesen 16-20 db gyűrű alakú, hártyás részek (elasztikus és rostos kötőszövet) által összekötött porcgyűrű alkot.

Egy-egy gyűrű C-alakú porcos vázból (üvegporc) és hátul (a nyelőcső felőli oldalon) simaizomból áll.

Nyálkahártyáját többmagsoros csillószőrös hengerhám képezi, melyek között nyáktermelő kehelysejtek, ill. kisebb számban ún. kefesejtek helyezkednek el.

A csillószőrös sejtek átlagosan mintegy 200 db 3-6 µm hosszúságú és 0,2 µm átmérőjű csillót tartalmaznak, amelyeknek a csapási frekvenciája 16-20 csapás másodpercenként és effektív csapásirányuk a garat felé irányul.

Hörgők (bronchus): a légcső bevezetve a mellkasba két fő ágra, két főhörgőre (bronchus principalis) oszlik, amelyeknek felépítése megegyezik a légcsőével. A főhörgők először bronchus segmentalisokra ágaznak szét, amelyek szerkezete a légcsőhöz és a főhörgőkhöz hasonló, csupán a falukban lévő üvegporcok már szabálytalan, néha elágazó porcos szigetek és a faluk felépítésében fokozatosan simaizomszövet és rugalmas kötőszövet válik uralkodóvá. Az 1 mm-nél kisebb átmérőjű hörgőcskékben (bronchiolus) a simaizomszövet két ellentétesen körülcsavarodó spirális nyalábban tömörül, míg a rugalmas rostok hosszanti rostköpenyt képeznek. A porc teljesen megszűnik, ugyanis a bronchiolusoknak már nincs falmerevítésre szükségük, mert oly módon épültek be a tüdőszövet szivacsszerű rugalmas szövedékébe, hogy belégzéskor az egész tüdővel együtt tágulnak, és nincs lehetőség arra, hogy a külsőnél alacsonyabb nyomás egyiket vagy másikat összeesésre bírja. A hám a kisebb hörgők felé egyszerű csillószőrös hengerhámmá, majd részben csilló nélküli köbhámmá laposodik el. A hörgők utolsó szakaszát bronchiolus terminálisnak nevezzük, amely átlagosan 0,6 mm átmérőjű.

Pulmonáris (acináris) rész

A tüdőnek az az egysége, amelyben a gázcsere történik (kicserélődési zóna).

A bronchiolus terminális két bronchiolus respiratoricusra oszlik, amelyeknek további kétszeres elágazás után három generációja épül fel. A harmadik generációs bronchiolus respiratoricusok ductus alveolarisokra oszlanak, de ductus alveoralisok eredhetnek első és második generációs bronchiolus respiratoricusokból is. A kétszeres elágazások mellett nem ritkák a három-, négy- vagy többszörös elágazások sem. A ductus alveolárisok általában 3-9 (átlagosan 4) oszlási generációt mutatnak és átlagosan 0,4 mm átmérőjűek.

A ductus alveolárisokat már teljes mértékben a 0,2 mm átmérőjű tüdőhólyagocskák (alveolusok) határolják, amelyekben a gázcsere történik. Gyakran alkotnak hármas vagy többes alveolus-csoportokat (saccus alveolaris). Az alveolusok falát igen sűrűn behálózzák a kisvérkör hajszálerei. Itt az erekben folyó vért mindössze egy 0,5 µm-es fal választja el a levegőtől. Ebből 0,2 µm-t tüdőhólyagocskák hámja, 0,2 µm-t a tüdőhajszálerek endothelje, és 0,1 µm-t e két réteg közötti közbülső alaphártya és kötőszöveti váz teszi ki. Az alveolusok felületén még egy nagyon vékony felületaktív folyadékfilm is található, hogy a felületi feszültség ne roppantsa össze őket. Az alveolusok száma 1 milliárd körül van egy felnőtt tüdőben, amelyek összfelülete, ami a légzőfelületet is jelenti, eléri a 140 m²-t. A gázcsere passzív diffúzióval megy végbe, amelyet a vér magas (~46 Hgmm) szén-dioxid és alacsony (~40 Hgmm) oxigén, ill. a tüdőlumen alacsony (~40 Hgmm) szén-dioxid és magas (~100 Hgmm) oxigén parciális nyomásából fakadó gradiens hajt.

A tüdő

A tüdő (pulmo) a gázcsere szerve. Páros, együttesen tompított kúphoz, külön-külön félkúphoz hasonló idomúak. Állományuk szivacsszerű, perifériásabb szövetrészeik majdnem habszerű, egészben lágyabb párna tapintatúak. Színük csecsemőn még világos rózsaszínű, felnőttben palaszürke, a beszívott és a kötőszövetben lerakódott portól és koromtól kékesfeketén márványozott rajzolattal. Egy-egy tüdő tömege 500-700 g közt váltakozik, mivel a mellüreg egy részét a szív foglalja el, így a bal tüdő kisebb. A tüdők a mellüregben a szív és a nagyerek által szabadon hagyott teret teljesen kitöltik, és pontosan követik a mellüreg alakját.

A jobb tüdő 3, a bal 2 lebenyre oszlik, és a lebenyek szegmentumokra tagolódnak. A tüdő kötőszöveti sövények mentén mintegy tíz szegmentumra (segmenta bronchopulmonalia) osztható. Minden szegmentumba egy bronchus segmentalis és egy hozzá tartozó artéria ág hatol be.

A légzés

Kétféle légzést különböztetünk meg:

Külső légzés: az alveolusokban történő gázcsere, ezt tüdőlégzésnek is szokás nevezni.
Belső légzés: a vér leadja a benne lévő oxigént a szöveteknek, ill. a sejteknek és onnan szén-dioxidot vesz fel. Ezt szokás sejt- vagy szövetlégzésnek is nevezni.

A (külső) légzési ciklus két fő szakaszból áll (belégzés és kilégzés), és bármelyik után következhet rövid ideig tartó légzési szünet.

Belégzés: ez egy aktív mechanizmus, ami két folyamatból tevődik össze. Egyrészt a bordaközi izmok összehúzódnak, ami a bordákat hosszirányban megemeli, ezáltal a mellüreg térfogata felfelé és vízszintesen is nő. Másrészt a rekeszizom összehúzódik, ezáltal a mellkas térfogata lefelé is megnő. A mellüreg térfogatának növekedését passzívan követi a rugalmas tüdő, így a tüdőben lévő nyomás csökken, és a külső légtérből a légutakon keresztül levegő áramlik a tüdőbe.
A rekesz lelapulásával a hasüreg elvesztett űrterét a hasfal tágulásával kell kiegyenlítenie. Nyugodt, mély belégzéskor a hasfal jól látható módon elődomborodik.

Kilégzés: ez egy (részben) passzív mechanizmus. A bordaközi izmok és a rekeszizom ekkor elernyednek, emiatt a mellkas lefelé mozdul el megnövelve a nyomást a mellkasban, ami a tüdőt saját rugalmasságánál fogva összehúzódásra készteti, ezáltal kipréselődik a benne lévő levegő egy része addig, amíg a külső és belső nyomás ki nem egyenlítődik (ez a passzív rész).
Kilégzéskor a hasfal lelapul, mert a hasizmok összehúzódva (ez a kilégzőszerepük) visszapréselik a zsigereket a rekesz újra jobban domborodó kupolái felé (ez viszont aktív folyamat).

Férfiaknál a hasi légzés, nőknél a mellkasi légzés a jellemző.

Amikor a légzőizmok elernyednek, a tüdő és a mellkas mechanikai egyensúlyban van. Ezt az állapotot légzési középállásnak nevezzük. Nyugalmi állapothoz tartozó úgynevezett normál légzés esetén a légzési periódus a középállásból indul, és oda is tér vissza.

A nyugalmi és erőltetett légzési módokhoz tartozó légzési térfogatok az alábbiak szerint részletezhetőek:

Teljes kapacitás (TLC=Total Lung Capacity): az a maximális levegőmennyiség, amit a tüdő tartalmazhat.
Maradék levegő (RV=Residual Volume): teljes kilégzés után a tüdőben bennmaradó levegőtérfogat, amely valamelyest feszesen tartja a légzőfelületet és biztosítja a gázcsere folyamatosságát. Ez közel 2 l, és erőltetett légzéssel sem távolítható el.
Vitálkapacitás (VC=Vital Capacity): az a térfogat, amit egy maximális belégzést követő maximális kilégzéssel ki lehet fújni.
Belégzési kapacitás (IC=Inspiratory Capacity): normál kilégzést követően erőltetett belégzéssel maximálisan belélegezhető levegő térfogata.
Funkcionális maradék kapacitás (FRC=Functional Residual Capacity): a légzési középállás esetén a tüdőben lévő levegőmennyiség.
Belégzési tartalék (IRV=Inspiratory Reserve Volume): normál belégzést követő erőltetett belégzéssel maximálisan belélegezhető levegő térfogata.
Kilégzési tartalék (ERV=Expiratory Reserve Volume): erőltetett kilégzéssel a légzési középálláson túl kilélegezhető maximális levegőmennyiség.
Légzési vagy respirációs térfogat (V_T=Tidal Volume): egy légzési ciklus során kicserélt levegőtérfogat, ami ülő pozíciónak megfelelő légzés esetén átlagosan 750 cm³.

Mindezek mellett holttereket is definiálhatunk, amelyek a gázcsere hatékonyságáról és mértékéről adnak információkat:

Anatómiai holttér: az a levegőmennyiség, amely belégzéskor a kicserélődési zónán kívüli légutakat tölti ki, vagyis ez a levegőmennyiség nem vesz részt a gázcserében. Ez általában a beszívott levegő 30 %-a.

Élettani vagy fiziológiás holttér: ez az anatómiai holttérnél nagyobb levegőmennyiséget foglal magába. Ugyanis ideális tüdőben az összes belélegzett levegőnek direkt az alveolusokba kellene jutnia, míg a kilélegzett levegőnek az alveolusokból származó gázból kellene állnia. A valóságban azonban a belélegzett levegő keveredik az előző kilégzés során az anatómiai holttérben maradt fáradt levegővel, továbbá a kilélegzett alveoláris levegő hígul azzal a friss levegővel, amely a belégzés végén visszamarad a holttérben. Továbbá vannak a tüdőnek rosszabbul szellőztetett részei, amelyek tovább növelik ezt a holtteret. Így végeredményben még kevesebb levegő vesz részt a gázcserében, mintha csak az anatómiai holttér létezne. Az élettani holttér nagysága a fizikai terhelés növelésével csökken.

Alveoláris holttér: az élettani és anatómiai holttér különbsége.

Az aeroszolok légzőrendszeri kiülepedése

A levegővel szilárd vagy folyékony halmazállapotú lebegő részecskéket (aeroszol) is belélegzünk, egy-egy légzés során átlagosan 1 millió részecskét, amelyek mérete 1 nm-től 100 µm-ig, esetleg tovább is terjedhet.

A belélegzett részecskék egy részét kilélegezzük, egy kicsiny hányada bekerülhet a véráramba, a maradék rész pedig kiülepszik a légzőrendszerben, és jelentős hányadát valamely tisztulási folyamat eltávolítja a kiülepedés helyétől.

A légjáratok felületét nyákréteg (mucus) borítja. E nyák (melynek viszkozitása ezerszer akkora, mint a vízé) fő funkciója a kiülepedett részecskék mozgatása.

Csillószőrök jól összehangolt hullámzó mozgással hajtják a kiülepedett részecskéket egy spirális pályán a garat felé, ahonnan jórészt lenyeljük őket.

A közvetlen gázcserét biztosító területen kiülepedett részecskék tisztulási mechanizmusai lassabbak, ám igen sokfélék. E tisztulási mechanizmusok eredményeképpen a kiülepedett részecskék sorsa a következő lehet:

feloldódnak,
feljutnak a bronchusokba, és onnan a csillószőrös tisztulás révén felkerülnek a garatba,
fagociták segítségével bekerülnek a nyirok-, ill. véráramba,
beépülnek a tüdőszövetbe. Vannak olyanok, amelyek befúródásuk után akut gyulladásos reakciót váltanak ki, de a szervezet mégsem képes az eltávolításukra. A tüdőszövetbe behatoló részecskék egy másik csoportját nem testidegenként ismeri fel a szervezet, ezért kilökődési (gyulladásos) reakciót nem indukálnak. Egy harmadik csoportot azok a részecskék képeznek, amelyek befúródnak a szövetbe, de oldékonyak.

A szervezetbe került aeroszolok biológiai hatása igen sokféle lehet, pl. sejtek aktiválása, inaktiválása, funkciójuk megváltoztatása, a sejtek közötti kommunikáció módosítása, valamint olyan folyamatok stimulálása, amivel nem tud megbirkózni a sejt vagy a szervezet védekező rendszere. A megváltozott sejtfunkciók révén kaszkád folyamatok indulhatnak be, melyek fibrózishoz (a szövet kötőszövetes átépüléséhez) vagy rosszindulatú sejttranszformációhoz vezethetnek.

A biológiai hatás főként a közvetlen sejtkörnyezettől függ, így a néhány sejtnyi környezetben megjelenő szennyező mennyiségének nagyobb szerepe van, mint az átlagértékeknek. Ezért nagyon fontos a lokális, akár sejtszintű terheléseket meghatározni, ugyanis hiába alacsony az átlagos sejtterhelés, ha mindeközben a szennyező anyag zöme egy kisebb sejtkörnyezetet erősen terhel. Sajnos a nemzetközi ajánlások, a hatósági korlátok, a kockázatelemző modellek, az epidemiológiai tanulmányok, valamint a klinikai és egyéb kutatások mind a mai napig szinte csak az átlagértékekkel foglalkoznak.

Érdekes az is, hogy a kémiai anyagokra küszöbértékeket adnak meg, de a különböző szennyezők együttes hatásával a szabályozás szintjén nem foglalkoznak, ezzel szemben a radioaktív szennyezésnél nincs küszöb és a különböző sugárzások dózisát megfelelő súlyfaktorok bevezetésével összeadják (ekvivalens dózis, effektív dózis).

Légzésszabályozás

A nyúltvelő és a híd hálózatos állományában (formatio reticularis) találhatók a légzés automatikus szabályozásáért felelős neuroncsoportok (központok).

A nyúltvelőben funkcionális szempontból belégző- és kilégzőközpontot különböztetünk meg.

A híd alsó részében belégzést serkentő (apneuziás) központ, felső harmadában pedig a belégzést gátló (pneumotaxikus) központ található.

A belégzőneuronok saját (intrinzik) aktivitással rendelkeznek, ingerületüket a vér megfelelő széndioxid tenziója tartja fenn. A belégzőneuronok aktivitása serkentőleg hat a kilégzőneuronokra, amelyek gátolják a belégzőneuronok további aktivitását.

A két "központ" egymásra hatásából magasabb központok szabályozó befolyása nélkül is kialakul be- és kilégzés, de a légzésmintázat szabálytalan.

A híd alsó harmadában lévő apneuziás központ ingere ugyancsak a széndioxid. Az apneuziás központ serkenti a nyúltvelői belégzőközpontot. A híd felső részében található pneumotaxikus központot a nyúltvelői belégzőneuronok aktiválják, és gátlólag hat a belégzésre.

A vér széndioxid szintjének emelkedése (hiperkapnia) centrális és perifériás támadásponttal növeli a légzési perctérfogatot, hiperventilációt vált ki. Az artériás vér oxigénszintjének csökkenése (hipoxia) a perifériás kemoreceptorok aktiválásán keresztül reflexes légzésfokozódást vált ki.

A légzésszabályozást a Hering-Breuer reflex teszi teljessé. Ennek lényege, hogy a tüdőszövet feszülése (belégzés kapcsán) a tüdőszövetben lévő feszülésérzékeny receptorok által gátolja a további belégzést.

A légzőközpontra ható receptorok

A kemoreceptorok fő feladata az artériás vér O₂ és CO₂ szintjének szabályozása.

A centrális kemoreceptorok érzékelik a vér (ill. cerebrospinális folyadék) pCO₂ (H⁺) növekedését (azaz pH csökkenését), ami serkenti a belégzési központot.
CO₂ + H₂O ↔ H₂CO₃ ↔ H⁺ + HCO_3-

A perifériás kemoreceptorok mérik a vér O₂ és CO₂ tenzióját, a pH-t és a K⁺ szintet.
Pl. véráramlás csökken (vérnyomásesés vagy szimpatikus vazokonstrikció) → pO₂ esik → már a szöveti hipoxia kialakulása előtt jeleznek, és aktiválják a nyúltvelői belégzési és vérnyomásemelő központot.

Az O₂-szint csökkenésével fokozódóan aktiválódnak, és nem adaptálódnak.

A tüdő feszülési receptorai (Hering-Breuer reflex) a kemoreceptorok melletti fő "visszajelzés" a légzési központba. A légutak falában, simaizomsejtek körül találhatóak, és a tüdőszövet feszülését érzékelik. Minél feszesebb a tüdőfal (nagyobb a térfogat), annál nagyobb a kialakuló ingerület frekvenciája, amely a n. vagusban található afferens rostokon keresztül jut a légzési központba.

Apneuziás központ serkentése → belégzés reflexes gátlása → kilégzés megindítása.

A vérkeringés

A vérkeringés feladata a testünket felépítő szervek tápanyaggal és oxigénnel való folyamatos ellátása, valamint a sejtek életműködése során keletkező salakanyagok eltávolítása.

A vér

A vér sejtekből és sejtközötti állományból felépülő kötőszövet, különlegessége az, hogy a sejtközötti állománya (a proteinekben gazdag plazma) folyékony.

A sejtek nem mindegyike teljes értékű, ezért összefoglaló néven azokat alakos elemeknek hívjuk. A vér alakos elemei a vörösvérsejtek (erythrocyták), a fehérvérsejtek (leukocyták) és a vérlemezkék (thrombocyták).

Az alakos elemek 99%-a vörösvérsejt. Emlősökben kizárólag a légzőgázok szállítására specializálódott, ezért a mitokondriumok kivételével az összes sejtorganellumait elveszítette, sejtmaggal sem rendelkezik. Emiatt a vörösvérsejtek a keringő vérben jellegzetes bikonkáv formát vesznek fel, piros színüket a bennük található vastartalmú hemoglobintól kapják.

A fehérvérsejtek a keringő vérben általában maggal is rendelkező, teljes értékű, heterogén sejtpopulációt alkotnak. Osztályozásuk sokféle szempont szerint történik, pl. a szemcsézettség szerint. Eszerint lehetnek szemcsézett citoplazmájúak (granulociták), és szemcsézetlen citoplazmájúak (agranulociták).

A granulociták a vörösvérsejteknél nagyobb, szabálytalan, lebenyezett maggal rendelkező sejtek. Aktív amöboid mozgással változtatják a helyüket, az erekből kilépve körbeveszik a szervezetbe hatoló idegen anyagokat. Kisebb szemcséket vagy baktériumokat képesek fagocitálni is, ezért mikrofágoknak is nevezik ezeket.

Az agranulociták két alcsoportját a monociták és a limfociták alkotják, közös jellemzőjük, hogy excentrikus elhelyezkedésű magjuk nem lebenyezett.
A monociták a legnagyobb méretű fehérvérsejtek, amöboid mozgásra és aktív fagocitózisra képesek. Gyulladás esetén kilépnek a véráramból, kötőszöveti makrofággá alakulnak, és részt vesznek a sejttörmelékek és baktériumok eltávolításában.

A limfociták a szervezet immunológiai védekezésében játszanak meghatározó szerepet, folyamatos körforgásban a vér és a nyirokszervek között. Két alcsoportjuk közül a B limfociták antigén stimulus hatására osztódni kezdenek, plazmasejtekké differenciálódnak, és globulinokat, vagyis a vérben keringő antitesteket szintetizálnak, amelyek a vér útján eljutnak azokra a helyekre, ahol a szervezetet idegen anyagok veszélyeztetik, s így biztosítják a humorális immunválasz kialakulását. A másik alcsoport, a T limfociták közül az ún. ölősejtek (killer) az idegen vagy vírussal fertőzött saját sejtek eliminálását végzik, az ún. segítő sejtek (helper) pedig a vírusra érzékeny B limfocitákat, és magukat az ölősejteket is aktiválják, s így indítják el a szervezetben a sejtes immunválaszt.

A vérlemezkék a vörösvérsejteknél kisebb, ovális vagy korong alakú képletek. Emlősökben sejtmagjuk nincs, de elektronmikroszkóposan különböző sejtorganellumok (mitokondriumok, specifikus szemcsék, multivezikuláris testek) láthatók bennük. A véralvadásban van fontos szerepük.

A keringési rendszer

A vérkeringés központi szerve a szív (cor), amely biztosítja a vér keringését, és ezen keresztül az összes többi szerv működésének feltételeit. Kúp alakú, négy üreggel rendelkező izmos falú szerv, mely felnőtt férfiban kb. 300 g, nőben valamivel kevesebb (átlag 4 g/ttkg). Kívülről a vékony, két rétegből álló szívburok borítja, belső üregrendszerét egy hosszanti sövény két, egymástól teljesen elkülönülő részre, jobb és bal szívfélre osztja.

Mindkét szívfél felső részén van egy-egy aránylag vékony falú, tágulékony üreg (pitvar), amelyekbe a vénák nyílnak, és a beérkező vér fogadására és átmeneti tárolására szolgálnak. A pitvarokat jól záró billentyűk választják el az alattuk elhelyezkedő izmosabb falú kamráktól, amelyekből kiindulnak az artériák. Ha a kamrák a pitvarok felől megtelnek vérrel, összehúzódnak, és óriási erővel és sebességgel szinte belepréselik a vért a nagyerekbe.

A szívben a vér áramlását négy billentyű szabályozza. Ezek biztosítják, hogy a vér mindig a megfelelő irányba áramoljon. Ezek közül kettő az azonos oldali pitvarokat választja el a kamráktól, míg a másik kettő a kamrák és a kifelé vezető erek között található.

A szív az oxigént és a tápanyagokat a vér által, az érhálózaton (verőerek és gyűjtőerek) keresztül juttatja el a legkülönbözőbb szervekig, és a salakanyagokat onnan vissza.

A keringési rendszer két egymástól független érhálózatból, azaz vérkörből áll. A jobb kamrából a tüdőartéria a kisvérkör felé (mely kizárólag a tüdőt köti össze a szívvel) továbbítja a vért, a bal kamrából kiinduló főverőér (aorta) az összes többi szervet, szövetet ellátó nagyvérkör felé.

A szív szöveteinek vérellátását a szívkoszorúerek biztosítják. Az egészséges szív legfőbb energiaforrása a zsírsavak oxidációja, amely energiaszükségletének 60-80%-át fedezi, de az energia származhat a glükóz és a laktát, ill. ketontestek oxidációjából is.

Ha a normál aerob viszonyoktól eltérően a szívizom által felvett glükóz a mitokondriumokban nem tud teljes mértékben oxidálódni, hanem tejsavvá alakul (pl. szívizom-iszkémia) a szív átkapcsol a normál "tejsavfelvevő üzemmódról" tejsavtermelésre. Mindez a szívizomsejtek homeosztázisának drámai felborulásához vezet: az ATP-szint csökken, laktát és H⁺ halmozódik fel, az intracelluláris pH csökken, a kontrakciók ereje mérséklődik (Kőszegi, 2017).

A szövetek vérellátása

A vér (mint folyadék) viselkedése az erekben a közlekedőedényekéhez hasonló. Minél több érbe áramlik be az adott vérmennyiség egy adott pillanatban, annál kisebb mennyiség jut egy-egy érbe, így annál kisebb nyomást fejt ki az adott ér falára. A testbe jutó vérmennyiséget, azaz a perctérfogatot, és annak eloszlását a működő szervek, szövetek aktuális energiaigénye határozza meg. Az izmokhoz nyugalomban a perctérfogat (nagyjából 5 l) kb. 15%-a jut. Nagy terhelés hatására a perctérfogat a nyugalmi 5-7x-ese is lehet, és akár a keringő vérmennyiség 80%-a is eljuthat az izmokba.

Az agyi ereken átáramló vérmennyiség normál értéke, és a munkavégzés során is a perctérfogatnak kb. 15 %-a.

A vesékbe a keringő vérmennyiség 20-22%-a jut, hiszen annak fontos szerepe van a méregtelenítésben és a vérnyomás-szabályozásban is. Kis terhelésben ez némileg fokozódik, nagy terhelés hatására pedig folyamatosan csökken, akadályozva annak méregtelenítő funkcióját.

A májba nyugalomban a keringő vérmennyiség több mint 25%-a jut, nagy terhelés alatt kb. 5%, rontva ezzel mind a méregtelenítő, mind a szénhidrát szolgáltató funkcióját.
Részben ennek tudható be, hogy nagy terhelés hatására exponenciálisan nő a vér laktátszintje, hiszen a Cori körben csak kis mennyiség fog visszaalakulni glükózzá. Bővebben itt.

A bőr vérellátása jelentősen nő terhelés hatására. Ennek nagyon fontos szerepe van a hőleadásban, mivel ha nő a maghőmérséklet, a fehérjék denaturálódhatnak, a fizikai aktivitás pedig jelentős hőtermeléssel jár. A bőrerek vazodilatációjának látható jelei is vannak (bőr pirulása). Nagy terhelés hatására azonban (vita maxima, vagy ahhoz hasonló állapot), olyan nagy mennyiségű vér áramlik az izmokba, hogy a bőr vérellátása is romlik, így a színe fehér, sápadt lesz. Ha az illető nem fejezi be a nagy terheléssel járó fizikai aktivitást, a maghőmérséklet növekedése miatt a szervezet az életmentés érdekében csökkenti a teljesítményt (pl. ájulás).
Ebben az esetben vért vonunk el az izmoktól, növeljük a létfontosságú szervek vérellátását, stabilizáljuk a szervezet hőháztartását is.

A kapilláris keringés

A kisebb artériák (verőerek) folytatásaként megjelenő arteriolák terminális arteriolákká alakulnak, majd metarteriolákban folytatódnak. A kapillárisok a terminális arteriolákból, valamint a metarteriolákból indulnak ki.

A kapillárisok kezdeti szakaszán speciális, gyűrűszerű simaizomsejtek találhatók (prekapilláris sphincter), amelyek szabályozzák az egyedi kapillárisok véráramlását. A kapillárisok elágazódnak, hálózatot képeznek, majd posztkapilláris venulákba szedődnek össze. Ezek a kisebb posztkapilláris erek venulákká alakulnak, melyek vénákká (gyűjtőerek) folynak össze.

A kapillárisok speciális élettani paraméterekkel rendelkező mikrocirkulációjának feladata az anyagok kicserélődése az éren belüli, ill. kívüli szakaszok között.

Az éren belüli, és éren kívüli folyadékmegoszlás a hidrosztatikai és ozmotikus nyomások egyenlegének a következménye (E. H. Starling). Az ozmotikus nyomás (effektív onkotikus nyomás) a szövetközti térben a teljes kapilláris szakaszán megközelítőleg 26 Hgmm. A 93 Hgmm-es artériás középnyomás a kapillárisok kezdeti szakaszán mintegy 36 Hgmm-re csökken, majd a kapillárisok vége felé haladva még tovább.

Ha a kapilláris vérnyomás magasabb, mint az ozmotikus nyomás értéke, akkor folyadék hagyja el az érpályán belüli (intravazális) teret (filtráció), ha a vérnyomás értéke alacsonyabb, akkor folyadék lép be az érbe (reabszorpció), ha nulla az érték, akkor nincs folyadékáramlás (filtrációs ekvilibrium).

A Starling hipotézis megalakulása óta elfogadott tény, hogy a kapillárisok kezdeti szakaszán folyadék áramlik a szövetközti térbe, míg a kapillárisok végén folyadék áramlik vissza a kapillárisokba a szövetközti térből.

A kiszűrődött, de nem reabszorbeálódott fölösleges folyadékmennyiséget a nyirokrendszer szállítja vissza a vénás keringésbe.

A vér eloszlása

A kapillárisok (kis egyéni keresztmetszet, de nagy össz. keresztmetszet) nagy mennyiségű vér áramoltatására, raktározására képesek oly módon, hogy bennük a véráramlás sebessége kisebb, mint a nagyobb erekben. A kapillárisok kezdeti szakaszán található sphincterek záróizomként szabályozzák a kapillárisba vezető út keresztmetszetét. Ha kicsi a keresztmetszet a kapillárisokba kerülő vérmennyiség kisebb, csakúgy, mint az onnan visszajutó vér mennyisége. Ilyen módon az adott szervben "pang" a vér, raktározódik.

A véreloszlás a kapillárisokban azok nyitásával-zárásával szabályozható. Ha az adott szerv anyagcsereigénye megnő, a sphincterek kinyílnak, a vérátáramlás sebessége fokozódik, a raktározott vérmennyiség a keringés fő áramába kerül vissza, ill. a friss vér érkezhet a szervbe.