Hjarta

Hjarta er líffæri sem finnst í flestum dýrum og hefur það hlutverk að dæla blóði um æðakerfið. Hjartað viðheldur þannig hringrás blóðsins. Blóðið ber súrefni og næringarefni til allra fruma í líkamanum og flytur í burtu úrgangsefni til útskilnaðar.

Þversnið af mannshjarta. Blái liturinn lýsir farvegi súrefnissnauðs blóðs og rauði liturinn lýsir farvegi súrefnisríks blóðs í hjartanu og um nærliggjandi æðar.

Mannshjarta er staðsett í brjóstholinu á milli lungnanna til vinstri fyrir ofan þindina, í skjóli á bak við bringubeinið og rifbeinin. Stærð þess er á við krepptan hnefa. Í konum vegur það um 250-300g en í körlum um 300-350g. Í mannslíkamanum er að meðaltali 5 lítrar af blóði.

Hjartað

Þrjú meginlög eru í hjartavöðvanum. Þunn hjartahimna (e. epicardium) er utan um hjartavöðvann sem er gerð úr fituvef og bandvef. Miðlagið er hjartavöðvinn (e. myocardium) en hann er gerður úr sérstökum hjartavöðvavef og myndar þykkasta hluta veggjarins. Innsta lagið er hjartaþelið (e. endocardium) sem er örþunnt og slétt lag af  innþekjufrumum sem klæðir hjarta að innan. Ásamt því að þekja hjartahólfin þekja þessar innþekjufrumur einnig hjarta og æðalokurnar og allar æðar í blóðrásarkerfinu.

Utan um hjartað liggur tvöfaldur teygjanlegur poki úr bandvef sem kallast gollurshús (e. pericardium). Ytra lagið er samvaxið skilrúmi milli lungnanna, heldur hjartanu á sínum stað og kemur í veg fyrir of þan. Innra lagið liggur utan um hjartað sjálft. Á milli laganna er vökvi til að minnka núning við samdrátt hjartans milli aðliggjandi líffæra.

Hjartavöðvinn (e. myocardium) er einstakur af gerð, hann líkist þverrákóttum vöðvum en er samt stjórnað af ósjálfráða taugakerfinu. Hjartavöðvafrumur eru greinóttar með aðeins einn kjarna og liggja mjög þétt saman til að tryggja hraðan boðflutning um hjartað. Þéttriðið net sem hjartafrumurnar mynda veldur því að rafboð sem valda samdrætti berst hratt í gegnum allar frumurnar.

Vöðvafrumur samanstanda af örmjóum samsíða próteinþráðum sem kallast aktín og myosín. Aktín- og myosínþræðirnir raða sér reglubundið upp svo áferðin í vöðvanum verður rákótt. Við vöðvasamdrátt dragast þessir þræðir ekki saman heldur ganga þeir á víxl og valda vöðvasamdrættinum. Vöðvafrumurnar í hjartanu vinna því saman í að dæla blóðinu. Þegar þær eru í slökun geta þær lengst og því geta hjartahólfin þanist út þegar þau fyllast af blóði. Þegar þræðirnir dragast svo saman styttast þeir og blóðið dælist áfram út í æðarnar.

Þar sem hjartavöðvinn dregst stöðugt saman, þurfa hjartavöðvafrumurnar að vera úthaldsmiklar og því eru í þeim mikið magn hvatbera (e. mitochondria) og öndunin er nær eingöngu loftháð. Í hvatberum fer fram frumuöndun en þar eru ensím sem brjóta niður lífræn efni og mynda ATP sem er orkuforði frumunnar.

Starfsemi hjartans

Hjartað er holur vöðvi með fjögur hólf sem skiptist í hægri og vinstri helminga. Efri hólfin kallast gáttir (e.atrium) en neðri hólfin kallast hvolf (e. ventricle). Súrefnissnautt blóð frá líkamanum berst til hægri gáttar gegnum holæðar og þaðan er blóðinu dælt í hægri hvolf sem dælir því svo til lungnanna. Frá lungunum berst svo súrefnisríkt blóð til vinstri gáttar sem sér um að dæla blóðinu niður í vinstra hvolf. Frá vinstra hvolfi er blóðinu dælt upp ósæðina sem sér um að flytja súrefnisríka blóðið til alls líkamans. Það má því segja að hjartað er í raun tvær dælur sem starfa saman samtímis, önnur sem dælir blóði til lungna og hin til vefja líkamans.

Starfsemi hjartans. Hreyfimynd af því hvernig hjartað starfar sem dæla (CG Heart.gif, 2016).

Vegna ólíkra hlutverka hólfanna eru þykkt hjartaveggjanna mismunandi eftir hólfum. Gáttirnar sem sjá um dæla blóðinu í neðri hjartahólfin eru svipaðar að þykkt. En þykkt hvolfanna er mismunandi þó þau séu að dæla sama magni blóðs. Munurinn á þykktinni má rekja til þess að hægra hvolf þarf ekki jafn mikinn kraft þar sem lungnablóðrásin er styttri og með minna viðnám. Vinstra hvolf þarf að dæla blóðinu við meira viðnámi til að dæla blóðinu út til líkamans og þarf því meiri kraft.

Blóðinu úr hægra hvolfi er dælt um lungnaslagæð til lungnanna þar sem loftskipti fara fram. Frá vinstra hvolfi er blóðinu hins vegar dælt mun lengri leið þar sem það fer um ósæðina í sífellt minni slagæðar sem flytja blóðið til alls líkamans. Vinstra hvolfið er því með töluvert þykkari veggi en hægra hvolfið, þar sem meiri vöðvamassi er nauðsynlegur til að dæla blóðinu lengri leið.

Á milli hjartahólfanna er skilrúm (e. septum) sem er vöðvaveggur sem kemur í veg fyrir að blóð flæði á milli vinstri og hægri hlið hjartans. Á fósturstigi er gat á milli gáttanna, nefnt sporgat (e. foramen ovale), til þess að beina mestu blóðinu fram hjá lungunum á meðan engin loftskipti fara fram, en þá er beint flæði á milli hægri og vinstri gáttar sem lokast strax eftir fæðingu vegna þrýstings aukningar í vinstri gátt (e. septum primum). Á milli hvolfanna er skilrúmið (e. interventricular septum) þykkara en á milli gáttanna þar sem kraftur hvolfanna er mun meiri.

Hjartalokur

Í hjartanu eru fjórar hjartalokur sem sjá um að beina blóðinu í gegnum og frá hjartanu í eina átt þ.e. frá gátt til hvolfs og frá hvolfi til lungnaæðar og ósæðar. Hjartalokurnar eru gerðar úr lagi af hjartaþeli sem er styrkt með bandvef og er það uppistaða hvers flipa fyrir sig. Þessar hjartalokur eru einskonar einstefnulokar. Verða þessar lokur fyrir skemmdum veldur það auknu álagi á hjartað og truflar starfsemi þess.

Staðsetning hjartalokanna. Hjartalokurnar eru fjórar og hlutverk þeirra er að beina blóðinu í eina átt (Heart valve, 2017).

Í hægri hluta hjartans er þríblaðaloka (e. tricuspid valve) og í vinstri hluta er míturloka (e. mitral valve) sem aðskilja gáttir og hvolf.  Í stóru slagæðunum sem flytja blóð frá hjartanu liggur lungnaæðarloka (e. pulmonary valve) á milli lungnaslagæðar og hægri hvolfs og ósæðarloka (e. aortic valve) á milli ósæðar og vinstra hvolfs.

Ákveðinn meginmunur er á milli þess hvort lokan liggi á milli gátta og hvolfa eða hvort hún liggi á milli hvolfa og æða. Þríblaðalokan er gerð úr þremur flipum og er staðsett á milli hægri gáttar og hægra hvolfs og míturlokan sem er gerð úr tveimur flipum er staðsett á milli vinstri gáttar og vinstra hvolfs. Þær eru báðar gerðar úr flipum úr hjartaþeli og bandvef sem eru svo tengdir með bandvef (e. chordae tendineae) við totuvöðva (e. papillary muscles). Totuvöðvarnir eru fastir við veggi hvolfanna og taka þátt í opnun og lokun á lokunum. Þegar hvolfin dragast saman dragast totuvöðvarnir einnig saman og og loka á milli gáttar og hvolfs og koma þannig í veg fyrir að blóðið flæði aftur upp í gáttina.

Tvær lokur eru staðsettar á milli hvolfa og æða þær eru lungnaæðaloka og ósæðarloka. Báðar lokurnar eru með þrjá flipa sem eru eins uppbyggðar en þó smærri en í lokunum á milli gátta og hvolfa. Þessar lokur hafa hins vegar enga totuvöðva sem taka þátt í opnun og lokun heldur stjórnast eingöngu af þrýsting frá blóðmagni. Þegar hvolfin dragast saman opnast þessar lokur vegna aukins þrýstings á þær. Þegar hvolfin slakna á og þrýstingur er orðin meiri í æðinni vill blóð flæða til baka í þau en í staðinn fer blóðið í lokuflipana sem lokast þá aftur.

Rafleiðnikerfi hjartans

Net sérhæfðra vöðvafruma sér um samdrátt hjartavöðvans. Í hægri gátt hjartans eru svokallaðar gangráðsfrumur í sínushnút (e. SA-node). Boð frá honum valda því að gáttir dragast saman og blóðið dælist niður í hvolfin. Afskautun í sínushnút sendir rafboð eftir brautum (e. internodal pathway) til skiptahnúts (e. AV-node).  Þar hægist á boðunum í stutta stund. Þessi töf í skiptahnút veldur því að gáttir og hvolf eru ekki að dragast saman samtímis. Frá skiptahnút fara boðin í gegnum His-knippið (e. bundle of His) og þráðaknippið (e. purkinje fibers) til hægra og vinstra hvolfs. Þau dragast saman og dæla blóði úr hjartanu út í æðarnar.

Þessi flutningur rafboða um hjartavöðvann er hægt að sjá á hjartalínuriti (EKG) og hægt er að lesa úr línuritinu hvort starfsemi hjartans sé í eðlileg. Hjartalínuritið nemur rafbreytingar við hvern hjartslátt. Hjartalínuritið sýnir P bylgju sem kemur fram við samdrátt gátta, QRS mynd sem táknar samdrátt hvolfanna og T bylgju sem vísar til slökun á hvolfunum.

Hjartalínurit. Hjartalínurit (EKG) sýnir afskautun og endurskautun vöðvafruma (EKG complex, 2014).

 

Hringrás blóðsins

Hjartað er í raun tvær dælur sem starfa saman og er stjórnað af tilstilli rafboða sem valda samhæfðum samdrætti. (Belk og Maier, 2013). Allir vefir líkamans þurfa súrefni (O₂) til að starfa sem kemst til þeirra með slagæðakerfi líkamans. Súrefnissnautt blóð sem flytur úrgangsefni eins og koldíoxíð (CO₂) berst frá vefjunum líkamans eftir bláæðum í átt til hjarta.

Bláæðar sameinast þegar nær dregur hjartanu í stærri æðar og berst blóðið að lokum með tveimur holæðum, efri og neðri holæð (e. superior vena cava og inferior vena cava)  inn í hægri gátt hjartans.  Blóðið flæðir beint inn í hægri gáttina. Þaðan fer það í gegnum þríblaðalokuna til hægra hvolfs. Þegar hjartað dregst saman fer blóðið upp frá hægra hvolfi upp til lungna í gegnum lungnaslagæð. Lungnaæðaloka er staðsett við upphaf lungnaslagæðar og kemur í veg fyrir að blóðið renni til baka til hjartans.

Hringrás blóðsins. Hægri helmingur hjartans tekur við súrefnissnauðu blóði frá líkamanum og dælir því til lungnanna á meðan vinstri helmingur hjartans tekur við súrefnisríku blóði frá lungum og dælir því út um líkamann (Mammalian Heart and Circulation, 2012).

Hringrásin á milli lungna og hjarta kallast lungnablóðrás (e. pulmonary circulation) og sér hún um að skila úrgangsefnum frá líkamanum og koma súrefni að nýju í blóðið í gegnum loftskipti í lungunum. Hringrásin skilar af sér súrefnisríku blóði að nýju til hjartans svo hjartað geti dælt því áfram til vefja líkamans.

Frá lungunum berst súrefnisríkt blóð í gegnum lungnabláæðar sem eru 4 talsins til vinstri gáttar. Blóðið flæðir frá vinstri gátt í gegnum míturlokuna ofan í vinstra hvolf. Við samdrátt hjartans fer blóðið frá vinstra hvolfi upp í gegnum ósæðarlokuna í ósæð (e. aorta) líkamans. Á milli vinstri hvolfs og ósæðar er ósæðarloka sem veldur því að blóðið streymir ekki til baka til hjartans.

Ósæðin er stærsta slagæð líkamans. Þegar hún kemur út frá hjartanu kallast hún rismeginæð (e. aorta ascendens) og þar greinast frá henni kransæðar hjartans sem sjá um að næra hjartavöðvann. Næst kemur ósæðarboginn (e. arcus aorta) en í honum greinast frá æðinni þrjár megingreinar sem sjá um að koma næringu upp til höfuðs og háls og til efri útlima. Þær æðar sem greinast frá ósæðarboganum kallast arms- og höfuðslagæðin (e. truncus brachiocephalicus) og flytur blóð til hægri hliðar höfuðs og háls og í hægri efri útlim. Vinstri hálsslagæð (e. arteria carotis communis sinistra) flytur blóð til vinstri hliðar höfuðs og háls og vinstri neðanviðbeinsslagæð (e. arteria subclavia sinistra) sem flytur blóð til vinstri efri útlims. Þriðji hluti ósæðar sem greinist frá ósæðarboganum er fallmeginæð (e. aorta descendens) sem greinist svo í fleiri greinar og sér þessi hluti um að koma súrefnisríku blóði til innri líffæra, bol og neðri útlima.

Kransæðar

Hjartað er sístarfandi og þarf að meðaltali 8-10 ml af súrefni á hverri mínútu. Hjartað þarf því mikla næringu sem það fær frá æðum sem umlykja það og kallast kransæðar (e. coronary arteries). Kransæðarnar greinast frá ósæðinni rétt eftir að hún kemur frá vinstra hvolfi. Kransæðarnar skiptast í hægri og vinstri kransæðar sem greinast svo í smærri æðar sem búa til æðanet sem umlykur hjartað. Vinstri kransæðin nærir fremri, efri hluta og hluta af aftari hluta vinstri hluta hjartans en sú hægri sér um hægri hluta sem og hluta af aftari hluta vinstri helmings.

Kransæðar hjartans. Kransæðar, eru slagæðar sem liggja utan um hjartavöðvann og flytja honum súrefni og næringarefni (Coronary vessels, 2019).

Æðanetið í hjartanu er mikið og veldur því að hægt er að tryggja nægilegt súrefni í vöðvann og bregðast við mismikilli súrefnisþörf hjartans háð því að einstaklingur gerir hverju sinni.  Súrefnissnautt blóð frá hjartavöðvanum fer svo til hægri gáttar með bláæð sem kallast kransstokkur (e. coronary sinus).

Hjartsláttur/púls

Ef hlustað er á hjarta með hlustunarpípu heyrast tvö hljóð. Fyrra hjartahljóðið er þegar lokurnar milli gátta og hvolfa skella aftur við samdrátt hvolfanna og seinna hjartahljóðið er þegar lokurnar á milli hvolfa og stóru slagæðanna skella aftur þegar þrýstingurinn í æðunum er orðin meira en í hvolfunum.

Hjartslætti er stjórnað af boðum frá ósjálfráða taugakerfinu bæði frá drifkerfi (e. sympathetic) og sefkerfi þess (e. parasympathetic). Ósjálfráða taugakerfið veldur því að hjartsláttur eykst þegar við bregðumst við ytra áreiti eins og hræðslu og kvíða. Púls segir til um hve oft hjartað slær á mínútu.  Hjá meðalmanni slær hjartað 70 sinnum á mínútu í hvíld og dælir þá um 5 lítrum af blóði á sama tíma. Hjartað slær örar við áreynslu til að koma meiri næringu í vöðva líkamans. Hjá vel þjálfuðu íþróttafólki getur afkastageta hjartans aukist í 40 lítra á mínútu og það slegið hraðast rúmlega 200 slög við mikla áreynslu. Íþróttafólk í góðu formi getur verið með hvíldarpúls alveg niður í 30-40 slög á mínútu.

Hægt er að reikna hámarkspúls einstaklings með formúlunni 220 mínus lífaldur. Þegar talað er um þjálfunarpúls er átt við þann púls sem æskilegt er að æfa við eftir því hvaða markmið við ætlum að setja með þjálfuninni.  Út frá markmiðum, eins og að auka þol eða brenna fitu, skal miða út frá púls sem er 50-85% hærri en vinnupúls, allt eftir því hvert markmiðið er.

Blóðþrýstingur

Hjartsláttur. Skematísk mynd sem sýnir að hjartað dregst saman og tæmir hvolfin í útfallsfasa og í hvíld fyllist það aftur af í blóði í aðfallsfasa (Systole vs Diastole, 2015).

Þegar hjartað dælir blóði um slagæðar líkamans veldur það þrýstingi en blóðþrýstingur er nauðsynlegur til að viðhalda blóðrásinni til líffæranna. Þegar lesið er af blóðþrýstingsmæli koma upp tvær tölur efri og neðri mörk. Oft er miðað við að eðlilegur blóðþrýstingur fullorðinna sé 120/80 mmHg, efri mörkin teljast innan eðlilegs ramma á bilinu 95-140 mmHg og neðri mörkin á bilinu 60-90 mmHg. Ef tölurnar eru hærri eða lægri er talað um lágþrýsting eða háþrýsting.

Fyrri talan er útfallsfasi eða systóla (e. systole) og lýsir því hversu mikill þrýstingur kemur á æðar þegar hjartað slær og blóðið fer út í slagæðarnar. Síðari talan er aðfallsfasi eða díastóla (e. diastole) og lýsir því hve mikill þrýstingur er á æðunum þegar hjartað er í hvíld á milli slaga og þenst út af blóði. Hækkun á blóðþrýsting er einn stærsti áhættuþáttur á hjarta- og æðasjúkdómum, hækkun um hverja 20/10 mmHg eykur línulega dánarlíkur einstaklings og því mikilvægt að fylgjast vel með. Meðhöndlun á háþrýsting hefur sýnt sig að fækki heilablóðföllum um 40% og hjartaáföllum um 15-20%.

Hjarta- og æðasjúkdómar

Hjarta- og æðasjúkdómar eru ein algengasta dánarorsök í heiminum í dag. Hjarta- og æðasjúkdómar er samheiti yfir þá sjúkdóma sem hafa áhrif á starfsemi hjarta- og æðakerfisins. Algengar tegundir eru t.d. sjúkdómar af völdum æðakölkunar, hjartsláttaróreglur, hjartagallar og sjúkdómar í hjartavöðvanum.

Samkvæmt vef Landlæknisembættisins eru hjarta- og æðasjúkdómar um 50% af aldurs stöðluðum dánarorsökum á Vesturlöndum og um 14 milljón manna deyja á hverju ári af þeirra völdum. Með því að breyta lífsstílnum okkar, borða hollari mat, hreyfa okkur meira og hætta t.d. að reykja (ef við erum að því á annað borð) þá getum við haft gríðarlega mikil áhrif til hins betra á áhættuþætti hjartasjúkdóma.

Æðakölkun er þegar þykktaraukning verður í æðavegg sem veldur þrengingu í æð eða kölkun á vegg þannig að hann missi teygjanleika sinn. Ef um þykktar aukningu er að ræða safnast kólesteról og fita innan á æðaveggi sem á endanum hindrar blóðflæði í æðunum og eykur álagið á hjartað. Ýmislegt getur valdið æðakölkun en helstu áhættuþættirnir eru t.d. hækkandi aldur, reykingar, hátt kólesteról og háþrýstingur. Fjölskyldusaga getur líka spilað inn í og kyn, en karlmenn eru líklegri til að fá hjartasjúkdóma en konur. Æðakölkun getur valdið alvarlegum sjúkdómum eins og heilablóðfalli og hjartaáfalli.

Hjartaáfall er þegar næring til hjartans stöðvast og það fær ekki það súrefni sem það þarfnast. Algengasta ástæða hjartaáfalla er kransæðastífla. Þá er um að ræða alvarlega æðakölkun í einni af kransæðunum sem þá getur leitt til kransæðastíflu og jafnvel dauða.

Hjartsláttaóregla og hjartabilun eru dæmi um sjúkdóma í hjartavöðva. Hjartsláttaóregla verður þegar truflun verður á takti eða hraða hjartsláttar. Óreglan getur verið alveg meinlaus en getur einnig verið gríðarlega alvarleg. Oft verður hjartabilun í kjölfar kransæðastíflu en ýmsir aðrir sjúkdómar geta einnig haft áhrif og valdið hjartabilun.