Особое строение сердца крокодила может помочь ему в пищеварении

Учёные выяснили, зачем крокодилу уникальное строение его сердца. По их мнению, направляя венозную кровь вместо лёгких к желудку, рептилия помогает себе переваривать пищу. И облегчает страдания от ломоты в мышцах после тяжёлой охоты.

Жизнь крокодила вряд ли можно назвать размеренной. В засушливые периоды эти зубастые рептилии подолгу отлёживаются в последних оставшихся лужицах, медленно расходуя разумно заготовленные запасы жира. Зрелище жалкое. Но когда праздник приходит на их улицу, крокодилам мало найдётся равных в способности мгновенно схватить, утопить или просто сломать жертве шею. Не имея возможности пережёвывать добычу своими мощными, но достаточно примитивными челюстями, крокодил заранее рвёт её на части и отправляет в желудок огромными кусками.

Общая масса добычи может составлять до пятой части собственной массы животного.

Конечно, до родственных им питонов этим рептилиям далеко, но и представить себе человека, способного за один присест слупить 15–20 килограммов сырого мяса, да ещё и с костями, довольно сложно.

По мнению американских биологов, за такие удивительные пищеварительные способности крокодил может благодарить свою уникальную систему кровообращения. Работа учёных из Университета штата Юта и Института искусственного сердца в Солт-Лейк-Сити принята к публикации в мартовском выпуске журнала Physiological and Biochemical Zoology.

Круги кровообращения

У всех животных, кроме рыб, конец большого круга кровообращения является началом малого и наоборот, что не дает возможности говорить об их полной замкнутости. Фактически, оба круга кровообращения составляют единое целое кровеносное русло, в…

Читать дальше

В организме большинства позвоночных — и крокодила в том числе — кровь движется по так называемым двум кругам кровообращения. В малом, или лёгочном, она, проходя сквозь лёгкие, обогащается кислородом и избавляется от углекислого газа, в большом, или системном, питает кислородом все органы тела. Собственно, ни тот, ни другой полноценными кругами не являются, так как замыкаются друг на друга: из лёгких кровь возвращается в начало большого круга, а от органов — малого.

В организме млекопитающих и птиц эти круги, тем не менее, чётко разделены. По малому кругу насыщенную углекислым газом кровь, прибывающую в правое предсердие, гонит в лёгкие правый желудочек. Левый желудочек же отправляет поступающую из левого предсердия обогащённую кислородом кровь дальше по всему организму. По сути, четырёхкамерное сердце — это два насоса в одном, и такое разделение даже позволяет поддерживать в малом круге существенно меньшее давление, чем в большом.

У амфибий и рептилий сердце трёхкамерное — его предсердие разделено надвое, а вот желудочек всего один, он отправляет кровь дальше — как в лёгкие, так и к органам. Понятно, что в этом случае возможно частичное смешивание крови, что делает систему не очень эффективной. Однако хладнокровные ящеры и земноводные, по большей части ведущие не слишком активный образ жизни, могут себе это позволить.

Сердце крокодила — особый случай.

Оно четырёхкамерное, но круги обращения разделены не полностью. Кроме того, от правого желудочка отходит не только лёгочная артерия, но и дополнительная, так называемая левая артерия, большая часть крови по которой направляется к пищеварительной системе, в первую очередь к желудку. Между левой и правой артериями (правая идёт от левого желудочка) имеется отверстие Паниццы, позволяющее венозной крови попадать в начало большого круга кровообращения — и наоборот.

close

100%

У человека подобное является аномалией и носит название врождённого порока сердца. Крокодил же не только не чувствует здесь порока, но и обладает дополнительным механизмом, позволяющим искусственно нагнетать бедную кислородом кровь в правую артерию. Или вовсе закрыть левую артерию, при этом его кровеносная система будет работать почти так же, как и у млекопитающих. Этим так называемым зубцовым клапаном крокодил может управлять по своей воле.

Причины, побудившие природу создать столь примечательный механизм, давно занимали учёных. Долгое время считалось, что сердце крокодила — переходный этап на пути к полноценному четырёхкамерному сердцу теплокровных млекопитающих.

Однако была и противоположная точка зрения, согласно которой крокодил — потомок теплокровного животного, которому по эволюционным причинам стало выгодней жить жизнью хладнокровного убийцы. В этом случае отверстие Паниццы и зубцовый клапан оказываются адаптационным механизмом, позволившим перейти к хладнокровному существованию. Например, в 2004 году Роджер Сеймур из австралийского Университета Аделаиды показал вместе с коллегами, что такое строение сердца может быть очень полезно для полуподводного образа жизни: снижение содержания кислорода в крови может замедлить обмен веществ, что помогает в долгих погружениях, когда хищник неподвижно ждёт свою жертву.

Профессор Университета штата Юта Коллин Фармер и её коллеги считают, что благодаря такой сложной системе крокодил может быстро разлагать проглоченные им куски добычи.

А медлить крокодилу нельзя: если рыба, обезьяна, а то и человеческая нога, не будут переварены слишком быстро, рептилия погибнет. Либо в пасти другого хищника в виду своей неповоротливости, либо от голода и кишечного расстройства: в жарком климате бактерии очень быстро размножатся на проглоченном куске мяса в чреве животного.

Фармер полагает, что дело не в том, что не прошедшая лёгких кровь бедна кислородом — для достижения подобного эффекта не нужно сложное устройство сердца, а достаточно замедлить дыхание. По её мнению, дело в том, что эта кровь богата углекислым газом. Когда крокодил направляет богатую CO₂

кровь к желудку и другим органам пищеварения, специальные железы используют его при выработке желудочного сока, и чем больше к ним поступает углекислого газа, тем активнее секреция. Известно, что в интенсивности выделения желудочного сока своими железами крокодилы в десяток раз превосходят чемпионов по этому показателю среди млекопитающих. Это позволяет не только переваривать пищу, но и подавлять рост вредных бактерий в желудке.

Крокодилы (Crocodylia, или Loricata)

отряд водных пресмыкающихся. Длина большинства крокодилов 2-5 м, некоторых — до 6 м (гребнистый крокодил, старые самцы). Голова плоская, с длинным рылом и характерно изогнутым разрезом рта, туловище приплюснутое, хвост мощный, веслообразно…

Читать дальше

Чтобы доказать свою гипотезу, учёные сначала изучили состояние кровеносной системы в периоды вынужденного поста и во время переваривания крокодилом пищи. Оказалось, что у только что откушавшего крокодила в течение многих часов клапан действительно заставляет кровь течь преимущественно в обход лёгких.

Далее учёные хирургическим путём дезактивировали клапан, закрыв вход в левую аорту, у группы молодых крокодилов. Контрольную группу для чистоты эксперимента также прооперировали, однако им аорту не закрывали. Как оказалось, после кормления у крокодилов, левая аорта которых была заблокирована, выработка желудочного сока значительно снижалась — несмотря на то, что кровь продолжала поступать к пищеварительным органам в достаточном количестве через правую аорту. При этом также резко снижалась способность крокодилов разлагать кости, составляющие немалую часть их рациона.

Помимо функции переноса CO₂ к желудку, замечает Фармер, пуск крови в обход лёгких мог играть и другую важную функцию, наличию которой позавидуют многие посетители тренажёрных залов.

У крокодила богатая трапеза почти всегда следует за рывком к добыче, во время которого неповоротливое обычно животное мгновенно выпрыгивает из воды, хватает зазевавшуюся у водопоя жертву и затаскивает её под воду. В это время в мускулах генерируется такое количество ядовитой молочной кислоты (именно из-за них после физических нагрузок мышцы ломит), которое способно стать причиной гибели животного. По предположению учёных из Юты, с кровью эта кислота также переносится к желудку, где и утилизируется.

А что касается отверстия Паниццы, то его роль не только в том, чтобы направлять бедную кислородом кровь к другим органам, притормаживая метаболизм крокодила, но и в том, чтобы, наоборот, снабжать пищеварительную систему дополнительным кислородом из правой аорты, когда это нужно. Зубцовый клапан же помогает время от времени отправлять богатую углекислым газом кровь не только к желудку, но и к другим внутренним органам, которым она может понадобиться.

Какие животные имеют двухкамерное сердце? Строение и кровообращение

Для передвижения крови по тканям организма необходим своеобразный насос, роль которого возлагается на сердечную мышцу. У простейших живых существ, таких как черви или хордовые, этот орган отсутствует, а строение кровеносной системы — замкнутое кольцо. Рыбки имеют двухкамерное сердце, которое толкает кровь по сосудам ко всем участкам организма, открывая им доступ к кислороду, питательным элементам, а также освобождая их от продуктов обмена, доставляя их к местам выведения.

Как развивалось кровообращение

Система кровообращения — это основа жизни многих живых организмов. Чтобы иметь возможность выполнить свои задачи, кровь должна постоянно циркулировать по организму. Этапы развития кровеносных систем четко прослеживаются при рассмотрении сердечно-сосудистого строения рыбы, амфибии, рептилии и птицы.

1. Рыбы относятся к хладнокровным животным, имеющим замкнутую кровеносную систему. У них двухкамерное сердце и один круг кровообращения.
2. У земноводных и пресмыкающихся два круга кровообращения, их сердце разделено на три камеры. Исключение составляют крокодилы.
3. У птиц, человека и многих животных орган, качающий кровь, представлен четырьмя камерами, а кровеносная система — двумя кругами.

Сердечная мышца сокращается и разгоняет кровь по артериям, которые разделяются на более мелкие сосуды и подходят ко всем участкам тела. После, отдав кислород и полезные элементы, кровь уже по сосудам, именуемым венами, возвращается обратно и обогащается.

Животное, имеющее двухкамерное сердце, обычно относят к хладнокровным. Это представители рыб и личинки земноводных. По исследованиям ученых-биологов, которые изучали развитие кровеносной системы, видно, что первый полноценный качающий орган был выявлен у рыб. Эти хладнокровные имеют двухкамерное сердце, представленное предсердием с клапанной системой и желудочком. Систему кровообращения формирует один цельный круг, гоняющий венозную кровь.

Кровь от насоса движется по капиллярам жабр, где насыщается кислородом и заполняет сосуды. Далее идет ее распределение в капилляры, находящиеся в тканях организма, и насыщение их кислородом. После этого она направляется в вены уже без кислорода и по ним возвращается в сердечную сумку.

Строение

Примитивные рыбы имеют двухкамерное сердце, которое условно делят на четыре сегмента:

• первый сегмент — это отдел, именуемый венозным синусом, который отвечает за прием крови, отдавшей кислород организму;
• второй сегмент представлен предсердием с клапанами;
• третий сегмент именуют желудочком;
• четвертый сегмент является аортальным конусом с несколькими клапанами, который перекачивает кровь в брюшинную аорту.

После того как кровь покинула сердце, она движется по жабрам, где насыщается кислородом и впадает в спинальную аорту, откуда распределяется по всем тканям организма.

У рыб высшего порядка все сегменты расположены не на одной линии, а в форме буквы S, где последние два сегмента находятся над первыми двумя. Такое строение присуще хрящевым и кистеперым рыбам. Костистые представители отличаются слабовыраженным артериальным конусом, который принято характеризовать как часть аорты, а не сердечной мышцы.

Описание сердца рыбы

В сравнении с сухопутными млекопитающими сердце рыбы маленькое и слабое. Его вес варьируется от 0,3 до 2,5 % от массы тела. Из-за слабого сокращения давление в сосудах также ослабленное. Благодаря таким особенностям рыбы способны пережить обледенение при суровых зимах. На это время сердце рыбы перестает биться, а при размораживании сокращения возобновляются, и кровь начинает циркулировать по организму, выводя рыбу из спячки.

Такая работа кровеносной системы связана с тем, что рыбы ведут горизонтальный образ жизни и обитают в водной среде, поэтому нет надобности толкать поток крови вверх и бороться с земным притяжением.

Особенности кроветворения у рыб

В организме рыбы вырабатывать клетки крови способны несколько органов:

• жабры;
• слизистая оболочка кишечника;
• эпителий и сердечные сосуды;
• почки и селезенка;
• кровь из сосудов;
• лимфоидные органы, образованные кровеобразующими тканями и находящиеся под крышкой черепной коробки.

Рыбная кровь содержит эритроциты с ядром в центре. На сегодняшний день известна система, представленная 14 группами крови.

У кого еще двухкамерное сердце

С переходом животных к наземной форме жизни и с образованием у них легких, изменились и мышечные сердечные сосуды. Усложнялась организация животных и сердце из двухкамерного преобразовалось в трех- и четырехкамерное. Сформировался второй круг кровообращения, и сердечная мышца стала качать не только венозную, но и артериальную кровь.

В качестве доказательства того, что животные начали жизнь из воды, ученые приводят этапы размножения земноводных, личинки которых имеют двухкамерное сердце, а их система кровообращения такая же, как и у рыб.

У взрослых особей развивается трехкамерное сердце, которое представлено двумя предсердиями и желудочком. Земноводные являются первыми животными, у которых появился второй круг кровообращения.

Насыщенная кислородом кровь из легких и кожных покровов скапливается в левом предсердии и отделяется перегородкой от смешивания с венозной, которая поступает в правое предсердие.

Отвечая на вопрос о том, у каких животных двухкамерное сердце, можно смело утверждать, что у взрослых особей такой орган сохранился только у рыб, а у земноводных — на стадии личинки.

Сердце

СЕРДЦЕ, центральный орган кровеносной системы, обеспечивающий кровообращение или циркуляцию гемолимфы. У членистоногих сердце трубчатое, в виде спинного сосуда, имеющего парные щелевидные отверстия (остии), через которые засасывается гемолимфа (сердце работает как откачивающий насос). У насекомых для обеспечения циркуляции гемолимфы в крыльях, антеннах и конечностях существуют дополнительные «сердца» – дорзальные ампулы. Сердце большинства моллюсков состоит из 2 (иногда 1 или 4) предсердий и желудочка; в дополнение к сердцу моллюски имеют «сократимые вены». У позвоночных сердце работает как нагнетательный насос, создавая высокое давление крови в артериях. У рыб оно двухкамерное. Венозная кровь, нагнетаемая сердцем, поступает в жабры, где обогащается кислородом. Сердце земноводных обычно трёхкамерное – два предсердия и желудочек (у безлёгочных – двухкамерное). У пресмыкающихся сердце трёхкамерное (у крокодилов – четырёхкамерное). У птиц и млекопитающих сердце имеет 4 камеры – правое и левое предсердие, правый и левый желудочки. Окружено прочной соединительно-тканной сердечной сорочкой – перикардом.

У человека масса сердца составляет 330 г у мужчин, 250 г у женщин, размер соответствует кисти, сжатой в кулак (12–15 ґ 8—12 см). Сердце сокращается с частотой 60–80 ударов в минуту, за одно сокращение в кровеносное русло выбрасывается 60–80 мл крови. Сердечная мышца – миокард имеет толщину 10–15 мм в левом желудочке, 5–7 мм – в правом. Внутренняя поверхность сердечных камер выстлана гладкой оболочкой – эндокардом, складки которого образуют клапаны, которые открываются по направлению тока крови во время сокращения (систолы) и захлопываются во время расслабления (диастолы). Между правым предсердием и правым желудочком находится трёхстворчатый клапан, между левым предсердием и левым желудочком – двустворчатый. В устье аорты расположены полулунные аортальные клапаны.

Сердце сокращается в автоматическом режиме, т. е. независимо от центральной нервной системы, за счёт наличия проводящей системы, волокна которой подходят к каждому мышечному волокну сердца, обеспечивая синхронность сокращений. На возбудимость сердечной мышцы также влияют гормоны щитовидной железы, надпочечников, концентрация в крови ионов калия, натрия, кальция. Кровоснабжение сердца обеспечивается коронарными (венечными) артериями, отходящими непосредственно от дуги аорты.

Обследование состояния сердца проводится различными методами – электрокардиографией, ультразвуковым исследованием и др. Наиболее часто встречающиеся заболевания сердца: нарушение коронарного кровообращения (инфаркт миокарда), воспаление сердечной мышцы (миокардит), аритмии, изменения в клапанном аппарате – пороки сердца. Лечение осуществляют врачи-кардиологи.

Своим сердцем позвоночные обязаны полногеномной дупликации

В современной биологии распространена гипотеза, согласно которой в начале эволюции позвоночных животных у них произошло удвоение всего набора генов, в большинстве групп даже неоднократное. Дало ли это позвоночным какие-нибудь новые возможности? Исследования одной из важнейших групп генов, регулирующих индивидуальное развитие, — семейства Hox — показывают, что от числа этих генов зависит строение многих органов животного, и в особенности сердца. У мышиных зародышей, в геноме которых число Hox-генов искусственно уменьшено, развитие сердца может останавливаться на стадии прямой трубки, не разделенной на камеры. Так, вероятно, было устроено сердце у далеких эволюционных предков позвоночных. А возникновение многокамерного сердца, разделенного на желудочки и предсердия, было в нашей эволюции связано с удвоением генома.

Эволюционная биология развития (evolutionary developmental biology) — одно из самых бурно развивающихся направлений современной науки о жизни. В англоязычной литературе эту область принято называть сокращенно, по первым слогам: Evo Devo (в русский научный язык это сокращение тоже уже проникло: эво-дево). Одной из излюбленных тем эволюционной биологии развития животных является довольно многочисленная группа генов, которая называется семейством Hox. Эти гены могут иметь разные функции, но чаще всего они определяют дифференцировку частей тела вдоль продольной оси: например, отличия груди от брюшка у насекомых или хвостового отдела от поясничного у позвоночных (см. Эволюция ящериц и змей сопровождалась изменениями Hox-генов, «Элементы», 15.03.2010). Сейчас, пожалуй, трудно найти статью из области эво-дево, где бы Hox-гены хотя бы не упоминались.

Как правило, Hox-гены располагаются в геноме кластерами, то есть группами вплотную друг к другу. У мыши, например, таких кластеров четыре: в 6-й, 11-й, 15-й и 2-й хромосомах. Их обозначают буквами: кластеры Hoxa, Hoxb, Hoxc и Hoxd. В каждом кластере гены имеют свою нумерацию: например, в кластере Hoxa содержится 11 генов, пронумерованных с Hoxa1 по Hoxa13 (рис. 1). Их 11, а не 13, потому что два гена этого кластера — Hoxa8 и Hoxa12 — в процессе эволюции исчезли. Всего у мыши 39 Hox-генов (и у человека тоже).

В разных кластерах есть Hox-гены с одинаковыми номерами. Например, существуют гены Hoxa4, Hoxb4, Hoxc4 и Hoxd4. Сравнение нуклеотидных последовательностей показывает, что эти четыре гена имеют общее близкое эволюционное происхождение. Более того, их функции тоже близки: они проявляют активность в одних и тех же частях продолговатого мозга и скелета. Примерно так обстоит дело со всеми Hox-генами, имеющими одинаковые номера, например с генами Hoxa1 и Hoxb1, Hoxa2 и Hoxb2 и т. д.

Но самое интересное, что несколько Hox-кластеров есть только у позвоночных. У всех других животных, не исключая и низших хордовых, Hox-кластер только один. Например, у ланцетника в нем 15 генов.

Откуда у позвоночных несколько групп Hox-генов, функции которых в значительной мере дублируют друг друга? На рубеже XX и XXI веков этим вопросом задался английский генетик Питер Холланд (Peter Holland). Он обратил внимание, что эта проблема касается не только семейства Hox. Общее число самых разных генов у позвоночных почему-то значительно (раза в полтора-два) больше, чем у любых других животных. И Холланд предположил, что в начале эволюции позвоночных произошло удвоение всего генома, причем, возможно, неоднократное. Это гипотетическое событие называется полногеномной дупликацией (whole genome duplication, сокращенно WGD).

Строго говоря, Холланд не является первооткрывателем полногеномной дупликации. Первым предположение о ней высказал еще в 1970 году японский генетик Cусуму Оно (Susumu Ohno), но тогда это было очень трудно проверить: не хватало данных. Сейчас гипотеза Оно–Холланда надежно подтверждена сравнительной геномикой и стала общепринятой (см. Геном ланцетника помог раскрыть секрет эволюционного успеха позвоночных, «Элементы», 23.06.2008).

Полногеномная дупликация — такая же уникальная особенность позвоночных животных, как позвоночник, череп и другие широко известные анатомические признаки. Причем у бесчелюстных (миног и миксин) она произошла один раз, а у всех остальных современных позвоночных минимум дважды. Именно поэтому у нас четыре Hox-кластера вместо одного.

А что будет, если их число уменьшить?

Современная генная инженерия позволяет достаточно легко получать мутантных млекопитающих, у которых отсутствуют те или иные гены (см. Технологии редактирования генома помогут моделировать наследственные заболевания, «Элементы», 10.04.2013). Это дает возможность изучать функции генов по известному принципу: «сломать и посмотреть, что будет». К Hox-генам такой подход тоже уже применялся, — правда, обычно именно к отдельным генам. Удалять целые кластеры мало кому приходило в голову. Но сейчас международная группа исследователей, собравшаяся на базе Отделения генетики и эволюции факультета естественных наук Женевского университета (Department of Genetics & Evolution, University of Geneva), решила заняться именно этим. Например, как будет развиваться зародыш мыши, у которого не четыре Hox-кластера, а два?

Результаты оказались яркими. Одновременная потеря Hox-кластеров A и B вызывает нарушение развития сердца, при котором отсутствует так называемый сердечный изгиб (рис. 2). Как и большинство мутаций по Hox-генам, это нарушение летально — зародыш погибает на довольно ранней стадии. Но он всё же успевает развиться настолько, чтобы эффект можно было ясно увидеть. Самое же интересное, что ни потеря кластера A, ни потеря кластера B по отдельности к этому эффекту не приводит.

Сердце позвоночных — как минимум двухкамерное, то есть разделенное на желудочек и предсердие. У взрослого млекопитающего камер больше, но в сердце раннего зародыша их всего две. Зато там есть дополнительные отделы: луковица аорты и венозная пазуха (у других позвоночных они могут сохраняться и во взрослом состоянии). Ни у каких современных позвоночных все эти части сердца не располагаются на одной прямой линии. Зачаток сердца обязательно изгибается, обычно так, что желудочек оказывается под предсердием (рис. 3). А у зародыша мыши, лишенного Hox-кластеров A и B, изгиба нет и сердце представляет собой прямую расширенную трубку. Более того, разделения на желудочек и предсердие там тоже нет — сердце становится однокамерным.

Однокамерное сердце в виде прямой трубки, вероятно, имели предки позвоночных. Примерно к этому эволюционному уровню относится современный ланцетник. В сердце мыши после потери двух Hox-кластеров произошла, по выражению женевских исследователей, фенотипическая реверсия — возвращение набора признаков к состоянию, имевшемуся у эволюционного предка. Надо заметить, что в данном случае это очень далекий предок, живший никак не меньше полумиллиарда лет назад.

У мутантов, лишенных Hox-кластеров B и D, сердце нормальное, зато меняется развитие осевого скелета. Первые два шейных позвонка — атлант (Atlas) и эпистрофей (Axis) — сливаются и превращаются в подобие затылка (основная и боковые затылочные кости). Затылок как бы продлевается назад, поглощая часть позвоночника. Потеря кластеров B и D по отдельности дает похожие результаты, но менее ярко выраженные. Подобный «длинный затылок», в состав которого явно вошли некоторые позвонки, известен у ряда древних групп рыбообразных и рыб (рис. 4), а вот у млекопитающих такое не встречается. Здесь мутация тоже «воскресила» эволюционно древнюю черту.

Наконец, у мутантов, лишенных Hox-кластеров A и C, помимо аномалий кровеносной системы обнаружилось полное отсутствие тазовых почек. У взрослых современных позвоночных бывает два типа почек: у бесчелюстных, рыб и амфибий — туловищные (мезонефрические), у рептилий, птиц и млекопитающих — тазовые (метанефрические). Ценители литературы помнят, как в повести М. А. Булгакова «Роковые яйца» профессор Персиков поучал студента: «Как, вы не знаете, чем отличаются голые гады от пресмыкающихся? Это просто смешно, молодой человек. Тазовых почек нет у голых гадов. Они отсутствуют. Так-то-с». Действительно, у амфибий, которых раньше называли голыми гадами, почки туловищные. У млекопитающих туловищные почки тоже есть — у зародышей. В ходе развития им на смену приходят тазовые почки, которые и действуют после рождения. Но у мутантов по кластерам A и C тазовые почки не развиваются, а клетки, которые должны их образовать, уходят в апоптоз, то есть массово погибают. Это тоже можно рассматривать как эволюционную реверсию.

Еще в первой половине XX века французский биолог Эмиль Гийено (Émile Guyénot) высказывал очевидную, но в то же время глубокую идею: любой признак, нормальный для какой-либо группы организмов, является уродством для какой-нибудь другой группы. И наоборот: признак, который у данного организма является редким уродством, может быть нормой у кого-то другого. Гийено даже утверждал, что при желании строение любого животного можно было бы полностью описать в терминах уродств. Опыты с выключением Hox-кластеров прекрасно иллюстрируют эти мысли. Однокамерное сердце в виде прямой трубки, длинный затылок, туловищная почка — всё это признаки, которые когда-то были нормальными, но у современных млекопитающих они проявляются лишь как уродства. И теперь мы знаем кое-что о генах, которые их контролируют.

Интересно, что Эмиль Гийено много лет работал в том же самом Женевском университете, где ведутся обсуждаемые нами опыты (о нем подробно говорится на сетевой странице, посвященной истории Отделения генетики и эволюции). Здесь продолжается традиция.

Итак, дополнительные Hox-кластеры явно дали позвоночным новые эволюционные возможности. Нагляднее всего это видно на примере сердца. Очень похоже, что множественность Hox-кластеров и многокамерное сердце — жестко связанные признаки. Правда, механизм связи между ними пока нельзя назвать понятным. Тут надо детально изучать взаимодействие отдельных Hox-генов — эта работа еще впереди.

Источник: Natalia Soshnikova, Romain Dewaele, Philippe Janvier, Robb Krumlauf, Denis Duboule. Duplications of hox gene clusters and the emergence of vertebrates // Developmental Biology. 15 June 2013. V. 378. P. 194–199.

Сергей Ястребов

Сердце насекомых | справочник Пестициды.ru

Строение сердца насекомых, схема, вид сверху

Строение сердца насекомых, схема, вид сверху

---

1 – камеры сердца, 2 – аорта,

3 – крыловидные мышцы спинной диафрагмы

Использовано изображение:^[3]

Строение сердца насекомых

Сердце представлено в виде длинного трубчатого органа, продольно располагающегося внутри брюшка и разделенного на камеры. На своем протяжении оно имеет несколько «вздутий» соответственно сегментам брюшка; каждое из них представляет собой отдельную камеру.^[2]

Задний конец сердца замкнут, а передний открыт и продолжается в аорту. Сердце и аорта вместе образуют спинной сосуд, которым и представлена сосудистая часть кровеносной системы насекомых. Других сосудов у них обычно нет, хотя, например, у личинок Поденок от заднего конца сердца отходят три маленьких ветви, продолжающиеся в хвостовые нити.^[2]

Обычно в первом брюшном сегменте, где сердце «заканчивается», нет отдельной камеры, но бывают исключения. Например, у Тараканов камеры есть и во всех брюшных члениках, и даже в задних сегментах груди. В отличие от них, у личинок Стрекоз камера в сердце всего одна.^[2]

Каждая камера снабжена парой (реже – большим количеством) устьиц, или остий. Через них кровь засасывается в сердце из полости тела. Края остий имеют завороты, так называемые остиальные клапаны.^[2]

Происхождение сердца – мезодермальное, орган образуется из клеток-кардиобластов.^[2]

В стенке сердца насекомых, как и у более высокоразвитых животных, насчитывается три слоя. Самым главным, обеспечивающим работу органа, является мышечный слой. Снаружи него имеется оболочка из соединительной ткани, а изнутри орган выстлан интимой. Иногда его нижняя стенка срастается с волокнами дорсальной (спинной) мышечной диафрагмы, располагающейся ниже.^[2](фото)

Расположение сердца в теле насекомого

Расположение сердца в теле насекомого

---

1 – сердце, 2 – спинная диафрагма, 3 – кишечный канал, 4 – брюшная диафрагма, 5 – нервная цепочка, 6 – жировое тело

Использовано изображение:^[4]

Топография сердца насекомых

Сердце расположено вблизи от дорсальной стенки тела (тергитов брюшка). Оно зафиксировано возле нее или непосредственно (как у Aleurodes), или, чаще, при помощи коротких тяжей.^[2]

Снизу сердце соприкасается с мышечной спинной диафрагмой, а в некоторых случаях, как говорилось выше, эта диафрагма начинается непосредственно от него и идет в обе стороны, затем врастая в наружный скелет.^[2]

Спинная диафрагма отграничивает от внутренней полости тела отдельный «этаж» – верхнюю часть, которая называется перикардиальным пространством и включает в себя сердце и компоненты жирового тела. Это пространство изолировано не полностью, а частично, так как мышечные пучки спинной диафрагмы (их называют крыловидными мышцами) имеют треугольную форму, и между ними имеются промежутки.^[2](фото)

Направления кровотока в организма насекомого

Направления кровотока в организма насекомого

---

1 –сердце, 2 – аорта, 3 – полость тела

Использовано изображение:^[4]

Работа сердца

Как и у остальных живых организмов, мышечные клетки сердца насекомых обладают функцией автоматизма, то есть, способностью к самостоятельному сокращению, не зависящему от «воли» хозяина.^[2] Однако такие самостоятельные сокращения слишком слабы и представлены только невыраженными перистальтическими волнами. Поэтому основной контроль над работой сердца осуществляет нервная система, которая через определенные промежутки времени подает к мышцам сигналы, вызывающие сокращение камер.^[1] Момент сокращения называется систолой, расслабления – диастолой.^[2]

Сердце переносит кровь в направлении сзади вперед. Такой кровоток возможен благодаря нескольким особенностям.^[2]

• Сердечные камеры сокращаются в определенном порядке: сначала задние, затем передние.
• Клапаны, располагающиеся при «входе» в сердце и между его камерами, устроены таким образом, что они пускают кровь внутрь камеры, но захлопываются, когда она устремляется в обратном направлении; таким образом, внутри спинного сосуда гемолимфа может двигаться только вперед.
• Сокращениям сердца «помогают» сокращения мышц спинной и брюшной диафрагм, которые также способствуют продвижению гемолимфы в направлении к переднему концу тела.^[2]

Проходя из сердца через аорту, кровь изливается в полость головы, оттуда она следует назад внутрь тела, а затем переходит через промежутки между пучками спинной диафрагмы в перикардиальное пространство. Там она снова всасывается через остии в сердечные камеры.^[2](фото)

Статья составлена с использованием следующих материалов:

Литературные источники:

1.

Захваткин Ю.А., Курс общей энтомологии, Москва, «Колос», 2001 — 376 с.

2.

Шванвич Б.Н. Курс общей энтомологии. — М.Л. Советская наука. 1949.—900 с., ил.

Изображения (переработаны):

3.

Бей-Биенко Г.Я. Общая энтомология. – 3-е издание., доп.— М.: Высш.школа, 1980. – 416 с., Иллюстрации из книги ©

4.

Догель В.А. Зоология беспозвоночных. /Под ред. проф. Полянского Ю. И. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш.школа., 1981. – 606 с., Иллюстрации из книги ©

Свернуть Список всех источников

Кровеносная система рыб

☰

В кровеносной системе рыб, по-сравнению с ланцетниками, появляется настоящее сердце. Оно состоит из двух камер, т. е. сердце рыб двухкамерное. Первая камера — это предсердие, вторая камера — это желудочек сердца. Кровь сначала попадает в предсердие, затем мышечным сокращением проталкивается в желудочек. Далее в результате его сокращения изливается в крупный кровеносный сосуд.

Сердце рыб находится в околосердечной сумке, расположенной за последней парой жаберных дуг в полости тела.

Как и у всех хордовы, кровеносная система рыб замкнутая. Это значит, что нигде по пути своего следования кровь не покидает сосудов и не изливается в полости тела. Чтобы обеспечить обмен веществ между кровью и клетками всего организма, крупные артерии (сосуды, несущие кровь, насыщенную кислородом) постепенно ветвятся на более мелкие. Самые мелкие сосуды — капилляры. Отдав кислород и забрав углекислый газ, капилляры снова объединяются в более крупные сосуды (но уже венозные).

У рыб только один круг кровообращения. При двухкамерном сердце по-другому быть и не может. У более высокоорганизованных позвоночных (начиная с земноводных) появляется второй (легочный) круг кровообращения. Но у этих животных и сердце трехкамерное или даже четырехкамерное.

Через сердце протекает венозная кровь, отдавшая кислород клеткам тела. Далее эту кровь сердце толкает в брюшную аорту, который идет к жабрам и ветвится на приносящие жаберные артерии (но несмотря на название «артерии» они содержат венозную кровь). В жабрах (а конкретно, в жаберных лепестках) из крови в воду выделяется углекислый газ, а из воды в кровь просачивается кислород. Происходит это в результате разницы в их концентрации (растворенные газы идут туда, где их меньше). Обогатившись кислородом, кровь становится артериальной. Выносящие жаберные артерии (уже с артериальной кровью) впадают в один крупный сосуд — спинную аорту. Она проходит под позвоночником вдоль тела рыбы и от нее берут начало более мелкие сосуды. От спинной аорты также отходят сонные артерии, идущие к голове и снабжающие кровью в том числе головной мозг.

Перед тем как попасть в сердце венозная кровь проходит через печень, где очищается от вредных веществ.

В кровеносной системе костных и хрящевых рыб есть небольшие различия. В основном это касается сердца. У хрящевых рыб (и некоторых костных) расширенный участок брюшной аорты сокращается наряду с сердцем, а у большинства костных рыб — нет.

Кровь рыб красная, в ней присутствуют эритроциты с гемоглобином, связывающим кислород. Однако эритроциты рыб имеют овальную форму, а не дисковидную (как, например, у человека). Количество крови, текущей по кровеносной системе, у рыб меньше, чем у наземных позвоночных.

Сердце рыб бьется не часто (около 20-30 ударов в минуту), и количество сокращений зависит от температуры окружающей среды (чем теплее, тем чаще). Поэтому их кровь течет не так быстро и, следовательно, обмен веществ относительно медленный. Это, например, влияет на то, что рыбы — холоднокровные животные.

У рыб органами кроветворения являются селезенка и соединительная ткань почек.

Несмотря на то, что описанная кровеносная система рыб характерна для подавляющего большинства из них, у двоякодышащих и кистеперых она несколько отличается. У двоякодышащих в сердце появляется неполная перегородка и появляется подобие легочного (второго) круга кровообращения. Но этот круг проходит не через жабры, а через плавательный пузырь, превращенный в легкое.

Тест по биологии на тему «Земноводные» (7 класс)

Задание 4. Укажите номера правильных суждений

Задание 5. Ответьте на вопрос

Учёные считают, что первые наземные позвоночные – стегоцефалы произошли от древних кистепёрых рыб. Какие доказательства позволили сделать этот вывод?

ВНЕШНЕЕ И ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМНОВОДНЫХ

Вариант 3.

Задание 1. Выберите один вариант их предложенных вариантов ответов.

Систематическим признаком класса Земноводные можно считать

1) парные конечности

2) наличие пяти отделов головного мозга

3) трёхкамерное сердце без перегородки

4) трёхкамерное сердце с перегородкой

Узнать земноводных среди позвоночных животных других классов можно по

1) наличию двух пар конечностей

2) высокой активности в естественной среде обитания

3) зелёной окраске тела

4) голой влажной коже с большим количеством желёз

Один позвонок у земноводных содержит отдел позвоночника:

123. Задание 2. Выберите три ответа из предложенных вариантов.

7. Какие признаки характеризуют земноводных как наземных животных?

124. А) плавательные перепонки на пальцах стоп,

125. Б) глаза защищены веками,

126. В) оплодотворение наружное,

127. Г) в органе слуха имеется барабанная перепонка,

128. Д) конечности расчленены, состоят из трёх отделов,

129. Е) кровеносная система замкнутая.

7. Какие особенности строения характерны для лягушек?

130. А) развитие происходит в воде, яйцеклетка без защитных оболочек,

131. Б) дыхание кожно-лёгочное,

132. В) развитие происходит только на суше,

133. Г) дыхание кожное,

134. Д) сердце трёхкамерное, два круга кровообращения,

135. Е) сердце четырёхкамерное, два круга кровообращения.

137. Задание 3. Установите соответствие.

9. Установите соответствие между перечисленными характеристиками животных и животными, к которым они относятся. 

A) имеет один круг кровообращения

Б) продукт выделения — мочевина

В) дыхание кожно-лёгочное

Г) имеет чешую

Д) имеет чётко выраженные пояса конечностей и свободные конечности

Е) имеет боковую линию

147.  

148. 1) пресноводный окунь

149. 2) зелёная лягушка

151. Задание 4. Укажите номера правильных суждений

1. Глаза участвуют в акте глотания.

2. Все амфибии обитают в воде и на суше.

3. У земноводных кровь течёт по двум кругам кровообращения, сердце двухкамерное.

4. Амфибии никогда не пьют воду с помощью рта, они поглощают влагу кожей.

5. Наибольшее разнообразие земноводных в смешанных лесах умеренного пояса.

6. При понижении температуры амфибии впадают в оцепенение.

7. На коже земноводных никогда не бывает наружных паразитов.

8. В скелете земноводных есть грудная клетка.

9. У амфибий впервые появляются слюнные железы.

154. Задание 5. Ответьте на вопрос

156. Учёные считают, что первые наземные позвоночные – стегоцефалы произошли от древних кистепёрых рыб. Какие доказательства позволили сделать этот вывод?

196. ВНЕШНЕЕ И ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМНОВОДНЫХ

197. Вариант 4.

198. Задание 1. Выберите один вариант их предложенных вариантов ответов.

1. К скелету передней конечности лягушки относятся …

28. Задание 2. Выберите три ответа из предложенных вариантов.

7. Каковы особенности органов кровообращения и дыхания земноводных?

30. 1) сердце трёхкамерное без перегородки в желудочке

31. 2) сердце трёхкамерное с неполной перегородкой в желудочке

32. 3) один круг кровообращения

33. 4) два круга кровообращения

34. 5) на всех стадиях развития дышат с помощью лёгких

35. 6) на стадии взрослого животного дышат с помощью лёгких и кожи

7. Какие особенности строения характерны для лягушек?

36. 1) развитие происходит в воде, яйцеклетка без защитных оболочек

37. 2) дыхание кожно-лёгочное

38. 3) развитие происходит только на суше

39. 4) дыхание кожное

40. 5) сердце трёхкамерное, два круга кровообращения

41. 6) сердце четырёхкамерное, два круга кровообращения

43. Задание 3. Установите соответствие.

9. Установите соответствие между признаком кровеносной системы и классом позвоночных животных, для которых он характерен.

A) сердце заполнено венозной кровью

Б) наличие трёхкамерного сердца

B) в желудочке сердца кровь смешивается

Г) один круг кровообращения

Д) наличие одного предсердия

53.  

54. 1) Костные рыбы

55. 2) Земноводные

60. Задание 4. Укажите номера правильных суждений

9. Верны ли суждения о земноводных?

62. 1. К земноводным относятся лягушки, жабы, ящерицы, тритоны.

63. 2. Земноводные живут в воде, и только в период размножения они переходят жить на сушу.

64. А) верно только 1

65. Б) верно только 2

66. В) верны оба суждения

67. Г) оба суждения неверны

9. Верны ли суждения о процессах жизнедеятельности земноводных?

69. 1. Лёгкие у земноводных развиты слабо, дополнительный газообмен происходит через влажную кожу.

70. 2. С появлением лёгких у земноводных сформировался второй круг кровообращения.

71. А) верно только 1

72. Б) верно только 2

73. В) верны оба суждения

74. Г) оба суждения неверны

76. Задание 5. Ответьте на вопрос

78. Учёные считают, что первые наземные позвоночные – стегоцефалы произошли от древних кистепёрых рыб. Какие доказательства позволили сделать этот вывод?

113. ВНЕШНЕЕ И ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМНОВОДНЫХ

114. Вариант 5.

115. Задание 1. Выберите один вариант их предложенных вариантов ответов.

1. К скелету пояса задней конечности тритона относятся …

28. Задание 2. Выберите три ответа из предложенных вариантов.

7. Какие признаки характеризуют земноводных как наземных животных?

1. Плавательные перепонки на пальцах стопы

2. Глаза защищены веками

3. Оплодотворение наружное

4. В органе слуха есть барабанная перепонка

5. Конечности рычажного типа, состоят из трех отделов

6. Кровеносная система замкнутая

8. Земноводные характеризуются следующими признаками:

1. Глаза земноводных защищены веками

2. Задние конечности большинства земноводных длиннее передних

3. В скелете хорошо развиты пояса конечностей

4. При размножении откладывают яйца с большим запасом питательных веществ

5. Некоторые виды обитают в воде, некоторые на суше

6. Тело покрыто роговыми чешуйками

31. Задание 3. Установите соответствие.

9. Установите соответствие

А) два круга кровообращения

Б) трехкамерное сердце

В) неполное разделение артериальной и венозной крови

Г) в сердце венозная кровь

Д) двухкамерное сердце

40. 1) Костные рыбы

41. 2) Земноводные

43. Задание 4. Укажите номера правильных суждений

1. Земноводные – это наземные позвоночные

2. Кожа голая с большим количеством желёз

3. Органом передвижения являются плавники

4. Глаза защищены подвижным веком.

5. В позвоночнике есть 1 шейный, 7 грудных, 1 крестцовый и хвостовой отделы

6. Орган передвижения передние и задние конечности

7. Тело покрыто чешуей

8. Орган слуха состоит их наружного, среднего и внутреннего уха.

9. На задних конечностях есть плавательная перепонка

47. Задание 5. Ответьте на вопрос

49. Учёные считают, что первые наземные позвоночные – стегоцефалы произошли от древних кистепёрых рыб. Какие доказательства позволили сделать этот вывод?

94. ВНЕШНЕЕ И ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМНОВОДНЫХ

95. Вариант 7.

96. Задание 1. Выберите один вариант их предложенных вариантов ответов.

1. Наличие век у лягушки — это приспособление

28. Задание 2. Выберите три ответа из предложенных вариантов.

30. Перечислите органы, способствующие обитанию амфибий на суше

1. жабры

2. легкие

3. плавательные перепонки

4. ноздри

5. веки

6. конечности, состоящие из трех отделов

8. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены.

31. 1. Тело лягушки покрыто слизью, что предохраняет кожу от высыхания.

32. 2. У лягушки выпуклые глаза, их прикрывают верхние веки с ресницами.

33. 3. Окраска у лягушки яркая, привлекающая насекомых.

34. 4. Большое значение в размножении земноводных играет вода.

35. 5. Развитие у лягушки, как и других земноводных, происходит без метаморфоза (нет стадии личинки).

37. Задание 3. Установите соответствие.

9. Установите соответствие

Жабры

Легкие

Хвостовой плавник

Один круг кровообращения

Хорда

Питается растительной пищей

Питается насекомыми

41. А) Головастик

42. Б) Взрослая особь

46. Задание 4. Укажите правильные суждения

10. Верны ли суждения о процессах жизнедеятельности земноводных?

48. А. Лёгкие у земноводных развиты слабо, дополнительный газообмен происходит через влажную кожу.
    Б. С появлением лёгких у земноводных сформировался 2-ой круг кровообращения.

49. 1) верно только А
    2) верно только Б
    3) оба суждения верны
    4) оба суждения неверны

11. Верны ли следующие суждения о размножении и развитии земноводных?

51. А. После зимней спячки все земноводные скапливаются в укромных местах под корягами и корнями деревьев, там происходит их размножение.

52. Б. На личиночной стадии развития земноводные имеют двухкамерное сердце и один круг кровообращения

53. 1) верно только А

54. 2) верно только Б

55. 3) верны оба суждения

56. 4) оба суждения неверны

58. Задание 5. Ответьте на вопрос

60. Учёные считают, что первые наземные позвоночные – стегоцефалы произошли от древних кистепёрых рыб. Какие доказательства позволили сделать этот вывод?

93. ВНЕШНЕЕ И ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМНОВОДНЫХ

94. Вариант 8.

96. Задание 1. Выберите один вариант их предложенных вариантов ответов.

1. Земноводные – первые позвоночные животные:

98. а) вышедшие на сушу и ставшие полностью независимыми от воды

99. б) вышедшие на сушу, но не порвавшие жизнь с водой

100. в) вышедшие на сушу и только немногие могут жить без воды

101. г) ставшие раздельнополыми

2. К основным эволюционным «приобретениям» земноводных по сравнению с рыбами относятся:

102. а) легкие, 2 круга кровообращения и пятипалые конечности

103. б) 2 круга кровообращения, кожное дыхание и жизнь на суше

104. в) легкие, жизнь на суше, холоднокровность

105. г) трехкамерное сердце, развитие через личинку, появление плечевого пояса.

3. Кровь у земноводных течет в организме по:

106. а) одному кругу кровообращения

107. б) одному кругу кровообращения за исключением крокодилов

108. в) двум кругам кровообращения

109. г) трем кругам кровообращения

4. От кого, по мнению ученых, произошли земноводные:

110. а) стегоцефалы

111. б) котилозавры

112. в) кистеперые рыбы

113. г) двоякодышащие рыбы

5. Температура тела земноводных:

114. а) постоянна и не зависит от температуры среды

115. б) не постоянная, но от температуры среды не зависит

116. в) непостоянная и зависит от температуры среды

6. Каковы особенности расположения конечностей у пресмыкающихся:

117. а) они располагаются вертикально, непосредственно под туловищем

118. б) они располагаются вертикально, по бокам тела

119. в) они располагаются горизонтально поверхности тела

121. Задание 2. Выберите три ответа из предложенных вариантов.

7. Какие признаки характерны для земноводных?

1. Размножение в воде

2. Размножение на суше

3. Дыхание легочное и кожное

4. Дыхание легочное

5. Обитают только в воде

6. Обитают и в воде и на суше

8. Выберите три верных ответа из шести:

124. 1. У земноводных имеется среднее ухо, отграниченное от внешней среды барабанной перепонкой.

125. 2. Кожа у жаб имеет ороговевшие клетки.

126. 3. Среди земноводных самое крупное животное — нильский крокодил.

127. 4. Глаза земноводных имеют подвижные веки.

128. 5. Сердце у бесхвостых земноводных трехкамерное, у хвостатых — двухкамерное.

129. 6. К органам тела у земноводных кровь по кровеносным сосудам поступает смешанна

134. Задание 3. Установите соответствие.

9. Установите соответствие между признаком кровеносной системы и классом позвоночных животных, для которых он характерен.

ПРИЗНАК

А) сердце заполнено венозной кровью

Б) наличие трёхкамерного сердца

В) в желудочке сердца кровь смешивается

Г) один круг кровообращения

Д) наличие одного предсердия

143. КЛАСС ЖИВОТНЫХ

145. 1) Костные рыбы

146. 2) Земноводные

149. Задание 4. Укажите номера правильных суждений

10. Верны ли следующие суждения о размножении и развитии земноводных?

151. 1. После зимней спячки все земноводные скапливаются в укромных местах под корягами и корнями деревьев, там происходит их размножение.

152. 2. На личиночной стадии развития земноводные имеют двухкамерное сердце и один круг кровообращения.

153. А) верно только 1

154. Б) верно только 2

155. В) верны оба суждения

156. Г) оба суждения неверны

10. Верны ли суждения о развитии земноводных?

158. 1. Личинка земноводных не похожа на взрослое животное.

159. 2. На ранних стадиях развития головастики имеют боковую линию, двухкамерное сердце и один круг кровообращения.

160. А) верно только 1

161. Б) верно только 2

162. В) верны оба суждения

163. Г) оба суждения неверны

165. Задание 5. Ответьте на вопрос

167. Учёные считают, что первые наземные позвоночные – стегоцефалы произошли от древних кистепёрых рыб. Какие доказательства позволили сделать этот вывод?

дефектов одиночного желудочка | Американская кардиологическая ассоциация

Что это такое?

Редкие заболевания, поражающие одну нижнюю камеру сердца. Камера может быть меньше, недоразвита или в ней может отсутствовать клапан.

Синдром гипоплазии левых отделов сердца (HLHS) — Недоразвитая левая сторона сердца. Аорта и левый желудочек слишком малы, а отверстия в артерии и перегородке не созрели и не закрылись должным образом.

Легочная атрезия / неповрежденная желудочковая перегородка — Легочного клапана не существует, и единственная кровь, получающая кислород, — это кровь, которая направляется в легкие через отверстия, которые обычно закрываются во время развития.

Атрезия трехстворчатого клапана — В сердце нет трехстворчатого клапана, поэтому кровь не может нормально течь из тела в сердце. Кровь не наполняется кислородом должным образом, поэтому она не завершает нормальный цикл тело — сердце — легкие — сердце — тело.

Родители детей с одним из этих пороков единственного желудочка

Гипопластический синдром левых отделов сердца

Что это?

При синдроме гипоплазии левых отделов сердца (HLHS) левая сторона сердца, включая аорту, аортальный клапан, левый желудочек и митральный клапан, недоразвита.

Что вызывает это?

У большинства детей причина неизвестна. У некоторых детей наряду с HLHS могут быть и другие пороки сердца.

Как это влияет на сердце?

При HLHS кровь, возвращающаяся из легких, должна проходить через отверстие в стенке между предсердиями (дефект межпредсердной перегородки). Правый желудочек перекачивает кровь в легочную артерию, и кровь достигает аорты через открытый артериальный проток (см. Диаграмму).

Как дефект влияет на моего ребенка?

Ребенок часто кажется нормальным при рождении, но обращается за медицинской помощью в течение нескольких дней после рождения, когда проток закрывается.Ребенок может бледнеть, дышать учащенно и с трудом, а также с трудом при кормлении. Этот порок сердца, если его не лечить, обычно приводит к летальному исходу в первые дни или месяц жизни.

Что можно сделать с дефектом?

Этот дефект нельзя исправить, но некоторых детей можно вылечить с помощью серии операций или трансплантации сердца. До проведения операции проток остается открытым с помощью внутривенных лекарств. Поскольку эти операции сложны и должны быть адаптированы для каждого ребенка, необходимо обсудить все медицинские и хирургические варианты с врачом вашего ребенка.

Если вы и врач вашего ребенка согласны с тем, что операция должна быть проведена, она будет проходить в несколько этапов. Первый этап, называемый процедурой Норвуда, позволяет правому желудочку перекачивать кровь как в легкие, так и в тело без необходимости держать проток открытым. Кровь направляется в легкие либо через шунт Блэлока-Тауссига (стрелка на вставке), либо через шунт Сано. Процедуру Норвуда необходимо проводить вскоре после рождения. Второй этап (двунаправленный Гленн или Хеми-Фонтан) обычно выполняется между 4 и 12 месяцами, а третий этап (боковой туннельный Фонтан или экстракардиальный Фонтан) обычно выполняется между 18 месяцами и 3 годами.

Эти операции создают связь между венами, возвращающими кровь с низким содержанием кислорода в сердце, и легочной артерией. Цель состоит в том, чтобы позволить правому желудочку перекачивать в тело только насыщенную кислородом кровь и предотвратить или уменьшить цианоз (уровень кислорода в крови ниже нормального). Некоторым младенцам для этого требуется несколько промежуточных операций.

Некоторые врачи рекомендуют трансплантацию сердца для лечения HLHS. Хотя он может дать младенцу сердце с нормальной структурой, младенцу потребуются пожизненные лекарства, чтобы предотвратить отторжение.Могут развиться многие другие проблемы, связанные с трансплантацией, и их следует обсудить с врачом вашего ребенка.

Чем может заниматься мой ребенок?

Детям с HLHS можно посоветовать ограничить свои физические нагрузки своей выносливостью. Как правило, многие соревновательные виды спорта представляют больший риск. Детский кардиолог вашего ребенка поможет определить необходимый уровень активности.

Что понадобится моему ребенку в будущем?

Детям с HLHS требуется пожизненное наблюдение кардиолога для повторных проверок работы их сердца.Практически всем детям с HLHS потребуются сердечные лекарства, катетеризация сердца и дополнительная операция.

А как насчет предотвращения эндокардита?

Дети с HLHS имеют повышенный риск развития эндокардита. Спросите своего детского кардиолога о том, нужно ли вашему ребенку принимать антибиотики перед определенными стоматологическими процедурами, чтобы предотвратить эндокардит. См. Дополнительную информацию в разделе «Эндокардит».

Идентификационный лист врожденного порока сердца (PDF) (ссылка откроется в новом окне) (ссылка откроется в новом окне)

Атрезия легких

Что это?

При атрезии легочной артерии легочный клапан отсутствует.Кровь не может течь из правого желудочка в легочную артерию и далее в легкие. Правый желудочек и трикуспидальный клапан часто развиты слабо.

Что вызывает это?

У большинства детей причина неизвестна. У некоторых детей наряду с атрезией легкого могут быть другие пороки сердца. (Дети с тетралогией Фалло, у которых также есть легочная атрезия, могут проходить лечение, аналогичное лечению других тетралогий Фалло.)

Как это влияет на сердце?

Отверстие в межпредсердной перегородке позволяет крови выходить из правого предсердия, поэтому кровь с низким содержанием кислорода смешивается с богатой кислородом кровью в левом предсердии.Левый желудочек перекачивает эту бедную кислородом кровь в аорту и выводит ее по телу. Младенец выглядит синим (синюшным), потому что в крови меньше кислорода. Единственным источником кровотока в легких является открытый артериальный проток (ОАП), открытый проход между легочной артерией и аортой.

Как легочная атрезия влияет на моего ребенка?

Если КПК сужается или закрывается, кровоток в легких снижается до критически низкого уровня. Это может вызвать очень сильный цианоз.Симптомы могут появиться вскоре после рождения.

Что можно сделать с дефектом?

Временное лечение включает лекарство, препятствующее закрытию КПК. Хирург может создать шунт между аортой и легочной артерией, что может помочь увеличить приток крови к легким.

Более полное восстановление зависит от размера легочной артерии и правого желудочка. Если легочная артерия и правый желудочек очень маленькие, хирургическое исправление дефекта может оказаться невозможным.У некоторых детей между коронарными артериями и правым желудочком образуются аномальные каналы (синусоиды). Эти синусоиды также могут ограничивать тип хирургической операции, которую может перенести ребенок. У детей, у которых легочная артерия и правый желудочек более нормальные по размеру, операция на открытом сердце может помочь сердцу лучше работать.

Если правый желудочек остается слишком маленьким, чтобы быть хорошей насосной камерой, хирург может соединить вены тела непосредственно с легочными артериями. Дефект предсердия также можно закрыть, чтобы уменьшить цианоз.Эти операции называются процедурами Гленна и Фонтана.

Чем может заниматься мой ребенок?

Детям с атрезией легкого можно посоветовать ограничить физическую активность своей выносливостью. Некоторые соревновательные виды спорта могут представлять больший риск. Детский кардиолог вашего ребенка поможет определить необходимый уровень активности.

Что понадобится моему ребенку в будущем?

Детям с атрезией легочной артерии необходимо регулярное наблюдение у детского кардиолога, а по достижении совершеннолетия — постоянное наблюдение в течение всей жизни у кардиолога, прошедшего специальную подготовку в области врожденных пороков сердца.Некоторым детям могут потребоваться лекарства, катетеризация сердца или дополнительная операция.

А как насчет предотвращения эндокардита?

Дети с атрезией легких имеют повышенный риск развития эндокардита. Спросите своего детского кардиолога о том, нужно ли вашему ребенку принимать антибиотики перед определенными стоматологическими процедурами, чтобы предотвратить эндокардит. См. Дополнительную информацию в разделе «Эндокардит».

Паспортный лист врожденного порока сердца (PDF)

Что это?

В этом состоянии нет трикуспидального клапана, поэтому кровь не может течь из правого предсердия в правый желудочек.В результате правый желудочек становится маленьким и не полностью развитым. Выживание ребенка зависит от наличия отверстия в стенке между предсердиями (дефект межпредсердной перегородки) и, как правило, отверстия в стенке между двумя желудочками (дефект межжелудочковой перегородки). В результате кровь с низким содержанием кислорода, которая возвращается из вен тела в правое предсердие, проходит через дефект межпредсердной перегородки в левое предсердие. Там он смешивается с богатой кислородом кровью из легких. Большая часть этой частично насыщенной кислородом крови идет из левого желудочка в аорту и далее по телу.Меньшее, чем обычно, количество проходит через дефект межжелудочковой перегородки в малый правый желудочек, через легочную артерию и обратно в легкие. Из-за этого нарушения кровообращения ребенок выглядит синим (синюшным).

Что можно сделать для его лечения?

Часто необходимо сделать хирургическое вмешательство, называемое шунтом, чтобы увеличить приток крови к легким. Это улучшает цианоз. У некоторых детей с атрезией трикуспидального клапана в легкие поступает слишком много крови.Им может потребоваться другой тип хирургии, называемый перевязкой легочной артерии, чтобы уменьшить приток крови к легким. Это важно для защиты кровеносных сосудов легких.

Можно ли отремонтировать?

Большинству детей с атрезией трикуспидального клапана можно сделать операцию, чтобы сердце могло работать как обычно. Между венами тела и легочными (легочными) артериями создаются соединения. Обычно это делается в два этапа. Во-первых, большая вена в верхней половине тела (верхняя полая вена) соединяется с легочными артериями с помощью процедуры, называемой двунаправленной операцией Гленна.

Позже большая вена нижней половины тела (нижняя полая вена), а также вены печени соединяются с легочными артериями в ходе операции, называемой операцией Фонтана. Иногда во время операции Фонтана намеренно оставляют отверстие между сторонами кровотока с низким и высоким содержанием кислорода. Операция Фонтана может устранить или значительно улучшить цианоз, но без нормального правого желудочка сердце не будет работать так, как нормальное сердце, у которого есть две помпы.Процедура Фонтана может выполняться с использованием трубки, которая проходит вокруг сердца, как показано на рисунке, или с дорожкой (перегородкой), проходящей внутри сердца. Оба типа операций Фонтана направляют бедную кислородом кровь из нижней части тела и печени в легкие.

Что понадобится моему ребенку в будущем?

Детям с атрезией трикуспидального клапана требуется пожизненное наблюдение кардиолога для повторных проверок работы их сердца.

А как насчет предотвращения эндокардита?

Дети с атрезией трикуспидального клапана подвержены повышенному риску развития эндокардита.Спросите своего детского кардиолога о том, нужно ли вашему ребенку принимать антибиотики перед определенными стоматологическими процедурами, чтобы предотвратить эндокардит. См. Дополнительную информацию в разделе «Эндокардит».

Взрослые с одним из этих дефектов единственного желудочка

Атрезия трехстворчатого клапана

В этом состоянии нет трикуспидального клапана, поэтому кровь не может нормально течь из правого предсердия в правый желудочек.

В результате правый желудочек становится маленьким и не полностью развитым.Выживание зависит от наличия отверстия в стенке между предсердиями (дефект межпредсердной перегородки) и, как правило, отверстия в стенке между двумя желудочками (дефект межжелудочковой перегородки). В результате кровь с низким содержанием кислорода, которая возвращается из вен тела в правое предсердие, проходит через дефект межпредсердной перегородки в левое предсердие. Там он смешивается с богатой кислородом кровью из легких. Большая часть этой частично насыщенной кислородом крови идет из левого желудочка в аорту и далее по телу. Меньшее, чем обычно, количество проходит через дефект межжелудочковой перегородки в малый правый желудочек, через легочную артерию и обратно в легкие.Из-за этого нарушения кровообращения пациент с этим заболеванием выглядит синим (синюшным) до тех пор, пока не будет проведена операция.

Легочная атрезия / интактная межжелудочковая перегородка

При атрезии легочной артерии легочный клапан отсутствует. Кровь не может течь из правого желудочка в легочную артерию и далее в легкие. Правый желудочек и трикуспидальный клапан часто развиты слабо.

Отверстие в межпредсердной перегородке позволяет крови выходить из правого предсердия, поэтому кровь с низким содержанием кислорода смешивается с богатой кислородом кровью в левом предсердии.Левый желудочек перекачивает эту бедную кислородом кровь в аорту и выводит ее по телу. Младенец выглядит синим (синюшным), потому что в крови меньше кислорода. Единственным источником кровотока в легких является открытый артериальный проток (ОАП), открытый проход между легочной артерией и аортой.

У некоторых пациентов с атрезией легочной артерии / неповрежденной перегородкой может быть выполнено восстановление, которое позволяет правому желудочку расти и функционировать более нормально, чем у других пациентов с одним желудочком.Более полное восстановление зависит от размера легочной артерии и правого желудочка. Если легочная артерия и правый желудочек очень маленькие, пациенту может потребоваться такая же операция, как и другим пациентам с одним желудочком. У некоторых пациентов между коронарными артериями и правым желудочком образуются аномальные каналы (синусоиды). Эти синусоиды могут усложнить это состояние и даже привести к необходимости пересадки сердца.

Гипопластический синдром левых отделов сердца

При синдроме гипоплазии левых отделов сердца (HLHS) левая сторона сердца, включая аорту, аортальный клапан, левый желудочек и митральный клапан, недоразвита.Кровь, возвращающаяся из легких, должна проходить через отверстие в стенке между предсердиями (дефект межпредсердной перегородки). Правый желудочек перекачивает кровь в легочную артерию, и кровь достигает аорты через открытый артериальный проток.

Серия операций аналогична операциям, проводимым другим пациентам с одним желудочком; однако первая операция (I стадия по Норвуду) более сложна, чем у других пациентов с одним желудочком.

Что вызывает порок сердца с одним желудочком?

В некоторых случаях генетическая проблема может быть связана с одним желудочком сердца.В большинстве случаев причина не устанавливается.

Как это влияет на сердце?

Недоразвитие желудочка в некоторых случаях может нарушить приток крови к телу, а в других — к легким. Без раннего вмешательства многие пациенты умирают в младенчестве. У небольшого числа пациентов тип единственного желудочка обеспечивает сбалансированное кровообращение между телом и легкими, и выживание в детстве возможно без хирургического вмешательства.

Как это повлияет на меня?

Почти все взрослые с одним желудочком перенесли в детстве по крайней мере одну, а во многих случаях две или три операции.Большинство этих операций приводит к тому, что бедная кислородом кровь из вен идет в легкие, минуя насосную камеру (желудочек) и желудочек, который перекачивает кровь в организм. Проблемы могут возникать из-за неэффективности кровотока, идущего в легкие и возвращающегося из них, из-за отсутствия насосной камеры в легких.

Если в детстве восстановили единственный желудочек, чего мне ожидать?

Операция часто необходима в первую неделю жизни для увеличения или уменьшения притока крови к легким.Процедура, называемая шунтом, проводится для увеличения притока крови к легким в первую неделю жизни. Это улучшает цианоз. У некоторых детей с атрезией трикуспидального клапана в легкие поступает слишком много крови. Им может потребоваться другой тип хирургии, называемый перевязкой легочной артерии, чтобы уменьшить приток крови к легким. Это важно для защиты кровеносных сосудов легких. У небольшого числа детей в легкие поступает ровно необходимое количество крови, и им не требуется первичная операция.

Почти все взрослые с одним желудочком также подвергались последующим операциям по созданию связей между венами тела (нижняя полая вена и верхняя полая вена) и легкими (легочными) артериями.Обычно это делается в два этапа. Во-первых, большая вена в верхней половине тела (верхняя полая вена) соединяется с легочными артериями с помощью процедуры, называемой двунаправленной операцией Гленна.

Позже большая вена нижней половины тела (нижняя полая вена), а также вены печени соединяются с легочными артериями в ходе операции, называемой операцией Фонтана.

Иногда во время операции Фонтана между бедной кислородом и богатой кислородом сторонами кровотока намеренно оставляют отверстие, называемое фенестрацией.Операция Фонтана может устранить или значительно улучшить цианоз, но без нормального правого желудочка сердце не будет работать как нормальное сердце, у которого есть две помпы.

Проблемы, которые могут возникнуть у вас

Многие пациенты выжили от трех до пяти десятилетий после операции на единственном желудочке в детстве. Многие из этих пациентов очень функциональны и обладают хорошим уровнем активности. Однако у некоторых пациентов с дефектом одного желудочка действительно есть проблемы со здоровьем.

У немногих пациентов, которым не проводилось хирургическое вмешательство, наблюдается цианоз (более низкий уровень кислорода, вызывающий синюшность), более низкая энергия и более высокий риск инфекций, таких как абсцесс мозга или эндокардит (инфекция сердца).Эти проблемы укорачивают жизнь некоторым людям.

Если вам сделали операцию по поводу дефекта одного желудочка, вы можете жить относительно нормальной жизнью. Однако ваша способность активно тренироваться обычно снижается.

Несколько основных типов проблем наиболее часто встречаются в этой группе людей. Эти проблемы могут быть связаны с возрастом человека на момент операции и типом операции. Возможные проблемы включают:

1. Нарушения ритма, обычно учащенное сердцебиение (тахикардия, наджелудочковая тахикардия, трепетание предсердий) или медленное сердцебиение.
2. Задержка жидкости, особенно в брюшной полости и нижних конечностях. У некоторых взрослых после операции может развиться варикозное расширение вен.
3. Повышенный риск ослабления и разрушения сердечной мышцы при наличии только одного желудочка.
4. Сгустки крови в сердце, которые могут потребовать антикоагулянтной терапии.

Текущее обслуживание

Что мне понадобится в будущем?

Пороки одного желудочка — одни из самых сложных врожденных пороков сердца.Если у вас есть этот дефект, вам потребуются регулярные осмотры у кардиологов, специализирующихся на врожденных пороках сердца у взрослых, а также постоянный уход на протяжении всей жизни. Вам также следует проконсультироваться с кардиологом, имеющим опыт лечения врожденных пороков сердца у взрослых, если вы подвергаетесь какой-либо хирургической или инвазивной хирургии.

Медицинский

Многим людям с дефектом одного желудочка требуется ежедневный или многократный прием лекарств. Лучше всего эту помощь оказывает кардиолог, который хорошо знаком с анатомическими сложностями и осложнениями, которые возникают у этих пациентов.Для этого требуется опыт кардиолога, специализирующегося на врожденных пороках сердца.

Вам необходимо будет проходить осмотры не реже одного раза в год, чтобы следить за своим здоровьем. Это может означать, что вам потребуются такие тесты, как электрокардиограмма (ЭКГ), эхокардиограмма (УЗИ сердца, в том числе чреспищеводная эхокардиограмма), катетеризация сердца, холтеровское мониторирование и мониторинг аритмии, а также стресс-тесты с физической нагрузкой.

Ограничения деятельности

Возможно, вам придется ограничить свою активность, особенно спортивные соревнования.Если у вас сниженная функция сердца или нарушение ритма, возможно, вам придется еще больше ограничить свою активность. См. Раздел «Физическая активность» для получения дополнительной информации. Кардиолог поможет вам определить, нужно ли вам ограничивать свою активность.

Профилактика эндокардита

Антибиотики для предотвращения эндокардита необходимы перед некоторыми стоматологическими процедурами. См. Дополнительную информацию в разделе «Эндокардит».

Беременность

Некоторые женщины, перенесшие операцию по типу Фонтана, могут забеременеть и безопасно вынести беременность.Риск увеличивается, если сердечная мышца слабая, если есть обструкция или сгусток в соединении Фонтана или если есть аритмия. Если вы хотите забеременеть, важно поговорить с кардиологом до зачатия, чтобы узнать о рисках беременности. Также важно иметь акушера из группы высокого риска, имеющего опыт ухода за пациентами с врожденными пороками сердца во время беременности и родов. См. Дополнительную информацию в разделе «Беременность».

Вам понадобится дополнительная операция?

Большинство операций на одном желудочке выполняются в первые два-четыре года жизни и не требуют дополнительных операций.Если у вас есть какие-либо из перечисленных выше осложнений, возможно, вам придется пересмотреть предыдущие хирургические процедуры. Дополнительные вмешательства могут включать закрытие отверстий, установку кардиостимуляторов или ремонт или замену негерметичных клапанов. В редких случаях можно рассмотреть возможность пересадки сердца. Ваш врач объяснит эти возможности, потому что каждый желудочек имеет уникальные особенности.

Все больше людей, рожденных с одной нижней камерой сердца, выживают, но сталкиваются с проблемами в отношении качества и продолжительности жизни

Основные положения заявления:

Запрещено до 4 a .м. CT / 5 утра по восточному времени понедельник, 1 июля 2019 г.

ДАЛЛАС, 1 июля 2019 г. — Процедура Фонтана позволила большему количеству людей, родившихся с одним желудочком — нижней насосной камерой сердца — дожить до взрослого возраста. но их уникальная система кровообращения требует непрерывной медицинской помощи на протяжении всей жизни. Новое научное заявление Американской кардиологической ассоциации, опубликованное в журнале Американской кардиологической ассоциации Circulation , суммирует текущее состояние знаний о кровообращении Фонтана и о том, как лучше всего заботиться об этих уникальных пациентах.

В нормальном сердце есть два желудочка: один перекачивает кровь к легким, а другой перекачивает кровь к остальному телу. У детей, рожденных только с одним желудочком, хирургическая процедура (процедура Фонтана) направляет кровь, возвращающуюся из вен, непосредственно в главную легочную артерию, ведущую к легким, вместо того, чтобы перекачиваться из сердца.

Как правило, у людей с кровообращением по Фонтану хронически повышено давление в венах, и из сердца откачивается меньше крови.Это может привести к недостаточности кровообращения, потому что, когда сердце перекачивает кровь менее эффективно, оно не может обеспечить клетки организма достаточным количеством кислорода. Кроме того, у этих пациентов часто наблюдается дисфункция желудочков, сердечная недостаточность, нарушения сердечного ритма и проблемы с печенью, почками, костями и другими системами органов.

В заявлении представлены рекомендации по последующему наблюдению за пациентами с кровообращением по фонтану, включая руководство по стратегиям поддержания здоровья сердца и органов с помощью «контрольного тестирования» — рутинной систематической оценки как сердечно-сосудистой системы, так и других органов, пораженных кровообращением по фонтану. .

Также выделены пробелы в знаниях и области для будущих исследований с целью заложить основу для создания нормального качества и продолжительности жизни для этих уникальных людей. «Нам нужно больше исследований базовой биологии сердца с одним желудочком и того, можно ли смягчить или обратить вспять повреждение других систем органов, таких как почки, печень и мозг», — сказал председатель письменной группы Джек Райчик, доктор медицины, Роберт и Долорес Харрингтон. кафедрой кардиологии и профессором педиатрии в Детской больнице Филадельфии.

Хотя продолжительность жизни людей, рожденных с одним желудочком, ниже средней, люди с кровообращением Фонтана могут жить насыщенной и полноценной жизнью.

«Мы вступаем в новую фазу ведения пациентов с одним желудочком. При условии, что пациенты проходят регулярное наблюдение у своего лечащего врача, ведут здоровый образ жизни и поощряются к участию в исследовательских клинических протоколах и исследованиях, медицинские работники и пациенты могут разделять оптимистичный и обнадеживающий взгляд на светлое будущее », — сказал Рычик.

Мировая популяция пациентов с кровообращением по Фонтану выросла примерно до 50 000–70 000 пациентов в 2018 году, причем 40% пациентов были в возрасте 18 лет и старше.

«Пациенты с кровообращением Фонтана будут потреблять все больше ресурсов по мере того, как их число и возраст во взрослой жизни. Медицинские работники, как педиатрические, так и взрослые, должны будут улучшить свое понимание и знания об этом уникальном сердечно-сосудистом заболевании, чтобы поддерживать и улучшать качество своей жизни », — сказал Рычик.

Соавторы: Эндрю М. Атц, доктор медицины; Дэвид С. Челермайер, МББС, доктор философии; Барбара Дж. Дил, доктор медицины; Майкл А. Гацулис, доктор медицинских наук; Марк Х. Гевиллиг, доктор медицины, доктор философии; Тайн-Йен Ся, доктор медицины; Дафна Т. Хсу, доктор медицины; Адриенн Х. Ковач, доктор философии; Брайан У. МакКриндл, доктор медицины, магистр медицины; Джейн В. Ньюбургер, доктор медицины, магистр медицины; Нэнси А. Пайк, доктор философии; Марк Родефельд, доктор медицины; Дэвид Н. Розенталь, доктор медицины; Курт Р. Шумахер, доктор медицины, магистр наук; Брэдли С. Марино, MD, M.P.P., MSC.E .; Карен Стаут, доктор медицины; Грушен Вельдтман, М.ChB., F.R.C.P .; Адель К. Юношай, доктор медицины; и Ив д’Удекем, доктор медицинских наук, Сведения об авторах указаны в рукописи.

Дополнительные ресурсы:

###

Ассоциация получает финансирование в основном от частных лиц; фонды и корпорации (включая фармацевтические компании, производителей устройств и другие компании) также делают пожертвования и финансируют определенные программы и мероприятия ассоциации. Ассоциация придерживается строгой политики, чтобы эти отношения не влияли на содержание науки.Доходы от фармацевтических корпораций и производителей устройств, а также поставщиков медицинского страхования доступны по адресу https://www.heart.org/en/about-us/aha-financial-information.

Об Американской кардиологической ассоциации

Американская кардиологическая ассоциация — это неумолимая сила для мира более долгой и здоровой жизни. Мы стремимся обеспечить справедливое здоровье во всех сообществах. Сотрудничая с многочисленными организациями и опираясь на миллионы добровольцев, мы финансируем инновационные исследования, защищаем здоровье населения и делимся ресурсами для спасения жизни.Организация из Далласа уже почти столетие является ведущим источником медицинской информации. Свяжитесь с нами на heart.org, Facebook, Twitter или по телефону 1-800-AHA-USA1.

Для СМИ: 214-706-1173

Дарси Спитц, 212-878-5940; [email protected]

Для общественных запросов: 1-800-AHA-USA1 (242-8721)

heart.org и strokeassociation.org

Дефекты сердца с одним желудочком | Детская больница Филадельфии

Ребенок с дефектом единственного желудочка рождается с сердцем, у которого есть только один желудочек, который достаточно велик или достаточно силен для эффективного перекачивания крови.Сердце обычно имеет четыре камеры. Верхние камеры, называемые предсердиями, принимают кровь, текущую в сердце. Нижние камеры, называемые желудочками, выкачивают кровь из сердца.

К порокам сердца с единичным желудочком относятся:

• Синдром гипоплазии левых отделов сердца (HLHS): тяжелый врожденный порок сердца, при котором левая сторона сердца недоразвита
• Атрезия трехстворчатого клапана: состояние, характеризующееся плохо развитыми структурами правых отделов сердца; иногда называется синдромом гипоплазии правых отделов сердца (HRHS)
• Левый желудочек с двойным выходом (DOLV): дефект, при котором обе основные артерии соединены с левым желудочком
• Некоторые дефекты гетеротаксии
• Другие врожденные пороки сердца

Пороки сердца с единичным желудочком также называют поражениями или аномалиями единственного желудочка.

Наш новейший видеоролик демонстрирует достижения в области кардиологической помощи детям с пороком сердца с одним желудочком — с момента рождения до детства и до зрелого возраста. Узнайте, как раннее выявление и диагностика могут изменить жизнь детей, рожденных с пороком сердца с одним желудочком.

Посмотреть это видео с расшифровкой

В большинстве случаев детям с пороком сердца с одним желудочком требуется интенсивное медицинское вмешательство вскоре после рождения.Симптомы различаются в зависимости от степени тяжести и типа порока сердца, но обычно включают:

• Синий или фиолетовый оттенок губ, кожи и ногтей (цианоз)
• Затрудненное дыхание
• Затруднение при кормлении
• Вялость (сонливость или отсутствие реакции)

Пороки сердца с единичным желудочком часто диагностируются до рождения ребенка с помощью эхокардиографии плода. Программа сердца плода в CHOP будет следить за ребенком и матерью на протяжении всей беременности и создавать план родов и ухода после родов.

Команда программы «Сердце плода» также обсудит возможные роды в специальном родильном отделении семьи Гарбозе (SDU). SDU находится на том же этаже, что и кардиологические операционные и отделения кардиологической помощи. Здесь новорожденные могут сразу же находиться на попечении детских кардиологов и специально обученных кардиологических медсестер. Родители также могут оставаться в непосредственной близости от ребенка после родов. Команда по охране здоровья плода расскажет вам об оптимальном плане родов для вашего ребенка с подтвержденным заболеванием сердца и о том, рекомендуется ли рождение в SDU CHOP.

Иногда пороки сердца с единичным желудочком не обнаруживают и не диагностируют до рождения ребенка. Ваш новорожденный может выглядеть синим или иметь проблемы с дыханием. Педиатр родильного дома может услышать шум в сердце (ненормальный звук сердцебиения) и назначить эхокардиограмму, которая покажет дефект. В этих случаях новорожденных доставляют в CHOP на машине скорой помощи или вертолете и помещают в отделение интенсивной терапии сердца Эвелин и Дэниела М. Табас (CICU). В CICU младенцы будут получать круглосуточное внимание со стороны команды преданных своему делу кардиологов-терапевтов, а также медсестер и вспомогательного персонала, прошедших специальную подготовку.

Лечение порока сердца с одним желудочком

Различные типы порока сердца с одним желудочком сильно различаются, и лечение каждого из них необходимо подбирать индивидуально.

Например, при синдроме гипоплазии левых отделов сердца (HLHS) левая сторона сердца не работает должным образом; в то время как при атрезии трикуспидального клапана правая сторона не работает правильно. Несмотря на то, что типы дефектов различны, общий подход к лечению пороков сердца с одним желудочком аналогичен.

Дефекты единичного желудочка требуют проведения серии операций на открытом сердце в течение нескольких лет. Это называется «поэтапная реконструкция» и включает три операции:

• Процедура Норвуда
• Операция Хеми-Фонтана или Гленна
• Процедура Фонтана

Во время этой серии операций хирурги меняют конфигурацию сердца и кровеносной системы.

Специалисты кардиологического центра подробно объяснят вам процедуры, исходя из анатомии сердца вашего ребенка.В перерывах между операциями ваш ребенок также будет находиться под наблюдением Программы мониторинга одного желудочка у новорожденных.

Многим пациентам с дефектом единственного желудочка также может потребоваться катетеризация сердца в детстве. Интервенционные кардиологи CHOP лечат большое количество пациентов с одним желудочком с помощью катетеризации. Кардиологический центр также разработал стандартный подход к обследованию этих пациентов, который включает магнитно-резонансную томографию (МРТ) и катетеризацию.

Сорок лет назад дети с пороком сердца с одним желудочком не доживали до младенчества.Сегодня, благодаря достижениям в хирургии, медицине и интенсивной терапии, большинство выживает. Сейчас тысячи людей в возрасте от 20 до 30 лет пользуются тиражом Fontan.

Однако мы до сих пор не знаем ожидаемую продолжительность жизни этих пациентов. По мере того как «выжившие с одним желудочком» стареют, врачи признают, что, хотя у некоторых все хорошо, у многих возникают осложнения, включая заболевания легких, печени и желудочно-кишечного тракта. Кардиологический центр при CHOP создал Клинику выживания с единичным желудочком, часть программы Фонтана по реабилитации, оздоровлению, развитию активности и устойчивости (FORWARD), чтобы объединить врачей разных специальностей для оказания помощи пациентам, перенесшим единичный желудочек.Программа ориентирована на уход за пациентами Fontan и проводит исследования новых методов лечения, качества жизни и продолжительности жизни.

Кроме того, как группа, дети со сложными врожденными пороками сердца, перенесшие операцию на открытом сердце в младенчестве, подвергаются более высокому риску нарушений нервного развития по сравнению с детьми без врожденных пороков сердца. Кардиологический центр при CHOP создал Программу последующего наблюдения за развитием кардиологических детей, чтобы обеспечить оценку, скрининг и клиническую помощь детям со сложными врожденными пороками сердца, которые подвержены риску нарушения развития нервной системы.

До 18 лет

Частые посещения кардиолога вашего ребенка в младенчестве и раннем детстве важны для сведения к минимуму факторов риска, связанных с пороком сердца с одним желудочком. Вашему ребенку потребуется индивидуальная серия диагностических тестов между запланированными этапами операции.

После завершения операции ваш ребенок будет посещать детского кардиолога один раз в год или чаще. Также возможно, что вашему ребенку потребуется дополнительная хирургическая или катетерная терапия, а в редких случаях — трансплантация сердца.

Большинству детей, получающих лечение по поводу порока сердца с одним желудочком, не требуется регулярно принимать лекарства, хотя некоторым, возможно, потребуется принимать аспирин каждый день, чтобы «разжижать» кровь.

Когда дело доходит до физической активности, в большинстве случаев родителей просят позволить ребенку делать столько, сколько они могут. Большинство детей прекращают занятия, если начинают подвергать свое тело стрессу. Также следует избегать определенных видов спорта и занятий. Команда по уходу за вашим ребенком обсудит это с вами, исходя из уникальной ситуации вашего ребенка.

Во взрослую жизнь

Дети, рожденные с пороком сердца с одним желудочком, которые лечатся с помощью системы кровообращения Фонтана, должны продолжать посещать кардиолога как взрослые. Кардиологический центр CHOP поможет с переходом к взрослому кардиологу.

Центр врожденных пороков сердца взрослых в Филадельфии, совместная программа CHOP и Пенсильванского университета, удовлетворяет уникальные потребности взрослых, родившихся с пороками сердца.

6 самых странных сердец в животном мире

Сердца стали культовыми символами Дня святого Валентина, но когда дело доходит до сердец в реальном мире, один размер не подходит всем — особенно в царстве животных.Человеческое сердце бьется примерно 72 раза в минуту, но за это же время сердце спящего сурка бьется всего пять раз, а сердце колибри во время полета достигает 1260 ударов в минуту. Человеческое сердце весит около 0,6 фунта (0,3 килограмма), а у жирафа — около 26 фунтов (12 кг), поскольку этот орган должен быть достаточно мощным, чтобы перекачивать кровь по длинной шее животного. Вот еще несколько существ со странным сердцем.

Трехкамерные лягушки

У млекопитающих и птиц есть четырехкамерные сердца, а у лягушек — только три, с двумя предсердиями и одним желудочком, — сказал Дэниел Малкахи, научный сотрудник зоологии позвоночных, специализирующийся на земноводных и рептилиях. в Смитсоновском институте в Вашингтоне, округ Колумбия.C.

В целом, сердце забирает дезоксигенированную кровь из организма, отправляет ее в легкие для получения кислорода и перекачивает ее через тело для насыщения кислородом органов, сказал он. У людей четырехкамерное сердце хранит насыщенную кислородом и деоксигенированную кровь в отдельных камерах. Но у лягушек бороздки, называемые трабекулами, отделяют насыщенную кислородом кровь от дезоксигенированной крови в одном желудочке.

Лягушки могут получать кислород не только из легких, но и из кожи, — сказал Малкахи.Сердце лягушки пользуется преимуществами этой эволюционной причуды. Когда дезоксигенированная кровь попадает в правое предсердие, она попадает в желудочек и выходит в легкие и кожу, чтобы получить кислород.

По словам Малкахи, насыщенная кислородом кровь возвращается к сердцу через левое предсердие, затем в желудочек и выходит в основные органы.

Малкахи сделал снимок равнинной лопатоногой жабы ( Spea bombifrons ). «У нас есть поговорка, — сказал он, — что не все лягушки — жабы, но все жабы — лягушки.«(Фотография предоставлена ​​Дэниелом Малкахи)

Кит с сердцем

« Это размер небольшой машины, он весил около 950 фунтов [430 кг] », — сказал Джеймс Мид, куратор. почетное звание морских млекопитающих в отделе зоологии позвоночных Смитсоновского института. Сердце синего кита — самое большое из всех животных, живущих сегодня. Как и у других млекопитающих, оно имеет четыре камеры.

Этот орган отвечает за кровоснабжение животного. размером с два школьных автобуса, сказала Никки Воллмер, Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) и научный сотрудник Национального исследовательского совета в Национальной лаборатории систематики в Смитсоновском институте.

«Стенки аорты, главной артерии, могут быть толщиной с iPhone 6 Plus», — сказал Фоллмер Live Science. «Это толстостенный кровеносный сосуд!» (Фото: © AMNH | Д. Финнин)

Три сердца для головоногих моллюсков

В головоногих нет ничего половинчатого. У этих щупальцевых морских существ, включая осьминогов, кальмаров и каракатиц, по три сердца.

Два плечевых сердца по обе стороны от тела головоногого моллюска насыщают кровь кислородом, прокачивая ее через кровеносные сосуды жабр, а системное сердце в центре тела перекачивает насыщенную кислородом кровь из жабр через остальную часть организма, — сказал Майкл. Веккьоне, директор Национальной систематической лаборатории NOAA в Смитсоновском институте и куратор головоногих моллюсков в Национальном музее естественной истории.

Головоногие моллюски тоже голубокровные, потому что в их крови есть медь. Кровь человека красная из-за железа в гемоглобине. «Так же, как ржавчина становится красной, железо в нашем гемоглобине становится красным, когда оно насыщено кислородом», — сказал Веккьоне. Но у головоногих моллюсков насыщенная кислородом кровь становится синей. ( Кальмар Taonius borealis , фото предоставлено Майклом Веккионе)

La cucaracha

Как и у других насекомых, у таракана открытая система кровообращения, то есть его кровь не заполняет кровеносные сосуды.Вместо этого кровь течет через единую структуру с 12-13 камерами, сказал Дон Мур III, старший научный сотрудник Смитсоновского национального зоопарка.

Спинной синус, расположенный на вершине таракана, помогает посылать насыщенную кислородом кровь в каждую камеру сердца. Но сердце не предназначено для перемещения насыщенной кислородом крови, сказал Мур.

«Тараканы и другие насекомые дышат через дыхальца [поверхностные отверстия] в теле, а не через легкие, поэтому крови не нужно переносить кислород из одного места в другое», — сказал Мур.

Вместо этого кровь, называемая гемолимфой, несет питательные вещества и имеет белый или желтый цвет, сказал он. Сердце тоже не бьется само по себе. Мышцы в полости расширяются и сжимаются, чтобы помочь сердцу посылать гемолимфу остальным частям тела.

Сердце бескрылых тараканов часто меньше, чем у летающих, сказал Мур. Он добавил, что сердце таракана бьется примерно с той же скоростью, что и сердце человека. (Фото: skynetphoto | Shutterstock.com)

Ложные сердца

Дождевой червь не может набраться духа, потому что у него его нет.Вместо этого у червя есть пять псевдосердцев, которые обвивают его пищевод. Эти псевдосердца не перекачивают кровь, а, скорее, сжимают сосуды, чтобы кровь циркулировала по телу червя, сказал Мур.

У него тоже нет легких, но он поглощает кислород через влажную кожу.

«Воздух, застрявший в почве или на поверхности после дождя, когда черви могут оставаться влажными, растворяется в слизистых оболочках кожи, и кислород поступает в клетки и кровеносную систему, где он перекачивается по всему телу», — сказал Мур.

У дождевых червей красная кровь, содержащая гемоглобин, белок, переносящий кислород, но, в отличие от людей, у них открытая кровеносная система. «Таким образом, гемоглобин просто плавает среди остальных жидкостей», — сказал Мур. (Фото: alexsvirid | Shutterstock.com)

Подводные сердца

Если у рыбки данио разбито сердце, оно может просто вырасти заново. Исследование, опубликованное в 2002 году в журнале Science, показало, что рыбки данио могут полностью регенерировать сердечную мышцу всего через два месяца после повреждения 20 процентов их сердечной мышцы.

Люди могут регенерировать свою печень, а амфибии и некоторые ящерицы могут регенерировать свои хвосты, но регенеративные способности рыбок данио делают их основной моделью для изучения роста сердца, сказал Мур.

Однако у рыб уникальные сердца. У них есть одно предсердие и один желудочек, но у них также есть две структуры, которых нет у людей. «Венозный синус» — это мешок, расположенный перед предсердием, а «артериальная луковица» — это трубка, расположенная сразу после желудочка.

Как и у других животных, сердце разгоняет кровь по всему телу.По словам Мура, дезоксигенированная кровь попадает в венозный синус и в предсердие. Затем предсердие перекачивает кровь в желудочек.

Желудочек имеет более толстые, более мускулистые стенки и качает кровь в артериальную луковицу. Bulbus arteriosus регулирует давление крови, когда она течет по капиллярам, ​​окружающим жабры рыбы. По словам Мура, именно в жабрах происходит обмен кислорода через клеточные мембраны в кровь.

Но зачем рыбе артериальная луковица для регулирования кровяного давления?

«Потому что жабры хрупкие и тонкостенные — это знает любой рыбак — и могут быть повреждены при слишком высоком кровяном давлении», — сказал Мур.«Сам луковичный артериальный сосуд, по-видимому, представляет собой камеру с очень эластичными компонентами по сравнению с мышечной природой желудочка». (Фото: Аннет Шафф | Shutterstock.com)

Следуйте за Лорой Геггель в Twitter @LauraGeggel . Подпишитесь на Live Science @livescience , Facebook & Google+ .

Обзор системы кровообращения — Биология 2e

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

• Опишите открытую и закрытую систему кровообращения
• Описать интерстициальную жидкость и гемолимфу
• Сравните и сопоставьте организацию и эволюцию системы кровообращения позвоночных

У всех животных, за исключением нескольких простых видов, кровеносная система используется для транспортировки питательных веществ и газов по телу.Простая диффузия позволяет осуществлять обмен воды, питательных веществ, отходов и газов между примитивными животными, толщина которых составляет всего несколько слоев клеток; однако объемный поток — единственный метод, с помощью которого можно получить доступ ко всему телу более крупных и сложных организмов.

Архитектура системы кровообращения

Система кровообращения представляет собой сеть цилиндрических сосудов: артерий, вен и капилляров, исходящих от насоса, сердца. У всех позвоночных, а также у некоторых беспозвоночных это замкнутая система, в которой кровь несвободна в полости.В замкнутой системе кровообращения кровь содержится внутри кровеносных сосудов и циркулирует в одном направлении от сердца по системному пути кровообращения, а затем снова возвращается к сердцу, как показано на (Рисунок) a . В отличие от закрытой системы, членистоногие, включая насекомых, ракообразных и большинство моллюсков, имеют открытую систему кровообращения, как показано на (Рисунок) b . В открытой системе кровообращения кровь не заключена в кровеносных сосудах, а перекачивается в полость, называемую гемоцель, и называется гемолимфой, потому что кровь смешивается с межклеточной жидкостью.Когда сердце бьется и животное движется, гемолимфа циркулирует по органам в полости тела, а затем снова входит в сердца через отверстия, называемые устьями. Это движение способствует обмену газа и питательных веществ. Открытая система кровообращения не использует столько энергии, как закрытая система для работы или обслуживания; однако существует компромисс с количеством крови, которое может быть перемещено к метаболически активным органам и тканям, которым требуется высокий уровень кислорода. Фактически, одна из причин того, что насекомых с размахом крыльев до двух футов (70 см) сегодня не существует, вероятно, заключается в том, что они уступили место прилету птиц 150 миллионов лет назад.Считается, что птицы, имеющие закрытую систему кровообращения, двигались более подвижно, что позволяло им быстрее добывать пищу и, возможно, охотиться на насекомых.

В (а) закрытых системах кровообращения сердце перекачивает кровь через сосуды, которые отделены от межклеточной жидкости тела. У большинства позвоночных и некоторых беспозвоночных, например у этого кольчатого червя, есть замкнутая система кровообращения. В (б) открытых кровеносных системах жидкость, называемая гемолимфой, перекачивается через кровеносный сосуд, который впадает в полость тела.Гемолимфа возвращается в кровеносный сосуд через отверстия, называемые устьями. Такие членистоногие, как эта пчела и большинство моллюсков, имеют открытую систему кровообращения.

Изменения системы кровообращения у животных

Система кровообращения варьируется от простых систем у беспозвоночных до более сложных систем у позвоночных. Простейшим животным, таким как губки (Porifera) и коловратки (Rotifera), не нужна система кровообращения, поскольку диффузия обеспечивает адекватный обмен воды, питательных веществ и отходов, а также растворенных газов, как показано на (Рисунок) a .Организмы, которые являются более сложными, но все же имеют только два слоя клеток в своем строении тела, такие как студни (Cnidaria) и гребешки (Ctenophora), также используют диффузию через свой эпидермис и внутрь через желудочно-сосудистый отсек. Как их внутренние, так и внешние ткани находятся в водной среде и обмениваются жидкостями путем диффузии с обеих сторон, как показано на (Рисунок) b . Обмену жидкостей способствует пульсация тела медузы.

Простые животные, состоящие из одного слоя клеток, таких как (а) губка, или только нескольких слоев клеток, таких как (b) медузы, не имеют системы кровообращения.Вместо этого происходит обмен газами, питательными веществами и отходами путем диффузии.

Для более сложных организмов диффузия неэффективна для эффективного круговорота газов, питательных веществ и отходов через организм; поэтому возникли более сложные системы кровообращения. У большинства членистоногих и многих моллюсков открытая кровеносная система. В открытой системе удлиненное бьющееся сердце проталкивает гемолимфу по телу, а сокращения мышц помогают перемещать жидкости. Более крупные и сложные ракообразные, в том числе омары, развили артериальные сосуды, проталкивающие кровь через свое тело, а самые активные моллюски, такие как кальмары, развили замкнутую систему кровообращения и могут быстро перемещаться, чтобы поймать добычу.Замкнутые системы кровообращения характерны для позвоночных; однако существуют значительные различия в структуре сердца и кровообращении между различными группами позвоночных из-за адаптации в процессе эволюции и связанных с этим различий в анатомии. (Рисунок) иллюстрирует основные системы кровообращения некоторых позвоночных: рыб, земноводных, рептилий и млекопитающих.

(a) У рыб самая простая кровеносная система позвоночных: кровь течет однонаправленно от двухкамерного сердца через жабры, а затем и по всему телу.(б) У земноводных есть два пути кровообращения: один для насыщения крови кислородом через легкие и кожу, а другой — для доставки кислорода остальным частям тела. Кровь перекачивается из трехкамерного сердца с двумя предсердиями и одним желудочком. c) у рептилий также есть два пути кровообращения; однако кровь насыщается кислородом только через легкие. Сердце состоит из трех камер, но желудочки частично разделены, поэтому происходит некоторое смешение оксигенированной и деоксигенированной крови, за исключением крокодилов и птиц.(г) у млекопитающих и птиц самое эффективное сердце с четырьмя камерами, которые полностью разделяют насыщенную кислородом и деоксигенированную кровь; он перекачивает только насыщенную кислородом кровь по телу и дезоксигенированную кровь в легкие.

Как показано на (Рисунок) a . У рыб единый контур кровотока и двухкамерное сердце, имеющее только одно предсердие и единственный желудочек. Предсердие собирает кровь, которая вернулась из тела, а желудочек перекачивает кровь к жабрам, где происходит газообмен и повторное насыщение кислородом крови; это называется жаберной циркуляцией.Затем кровь проходит через остальную часть тела, прежде чем вернуться в предсердие; это называется системным кровообращением. Этот однонаправленный поток крови создает градиент от оксигенированной до деоксигенированной крови по системному контуру рыбы. Результатом является ограничение количества кислорода, который может достичь некоторых органов и тканей тела, что снижает общую метаболическую способность рыб.

У земноводных, рептилий, птиц и млекопитающих кровоток направлен по двум контурам: один через легкие и обратно к сердцу, что называется малым кровообращением, а другой — через остальную часть тела и его органы, включая мозг. (Систематическая циркуляция).У земноводных газообмен также происходит через кожу во время малого круга кровообращения и называется кожно-легочным кровообращением.

Как показано на (Рисунок) b , у земноводных трехкамерное сердце с двумя предсердиями и одним желудочком, а не двухкамерное сердце рыбы. Два предсердия (верхние камеры сердца) получают кровь из двух разных контуров (легких и систем), а затем происходит некоторое перемешивание крови в желудочке сердца (нижняя камера сердца), что снижает эффективность оксигенации.Преимущество такого расположения в том, что высокое давление в сосудах подталкивает кровь к легким и телу. Перемешивание смягчается за счет гребня внутри желудочка, который направляет богатую кислородом кровь через системную систему кровообращения, а дезоксигенированную кровь — в кожно-легочный контур. По этой причине у земноводных часто описывается двойное кровообращение.

У большинства рептилий также есть трехкамерное сердце, подобное сердцу земноводных, которое направляет кровь в легочные и системные контуры, как показано на (Рисунок) c .Желудочек более эффективно разделяется частичной перегородкой, что приводит к меньшему смешиванию оксигенированной и деоксигенированной крови. Некоторые рептилии (аллигаторы и крокодилы) — самые примитивные животные, у которых есть четырехкамерное сердце. Крокодилы обладают уникальным механизмом кровообращения, при котором сердце отводит кровь из легких в желудок и другие органы, например, во время длительных периодов погружения в воду, когда животное ждет добычу или остается под водой, ожидая, пока добыча сгниет. Одна адаптация включает две основные артерии, которые выходят из одной и той же части сердца: одна доставляет кровь в легкие, а другая обеспечивает альтернативный путь к желудку и другим частям тела.Две другие адаптации включают отверстие в сердце между двумя желудочками, называемое отверстием Паниццы, которое позволяет крови перемещаться от одной стороны сердца к другой, и специализированную соединительную ткань, которая замедляет кровоток к легким. Вместе эти приспособления сделали крокодилов и аллигаторов одной из самых эволюционно успешных групп животных на Земле.

У млекопитающих и птиц сердце также разделено на четыре камеры: два предсердия и два желудочка, как показано на (Рисунок) d .Насыщенная кислородом кровь отделяется от деоксигенированной крови, что улучшает эффективность двойного кровообращения и, вероятно, требуется для теплокровного образа жизни млекопитающих и птиц. Четырехкамерное сердце птиц и млекопитающих развилось независимо от трехкамерного сердца. Независимая эволюция одного и того же или подобного биологического признака называется конвергентной эволюцией.

Сводка раздела

У большинства животных кровеносная система используется для транспортировки крови по телу.Некоторые примитивные животные используют диффузию для обмена воды, питательных веществ и газов. Однако сложные организмы используют систему кровообращения для переноса газов, питательных веществ и отходов по телу. Системы кровообращения могут быть открытыми (смешанными с межклеточной жидкостью) или закрытыми (отделенными от межклеточной жидкости). Замкнутые системы кровообращения характерны для позвоночных; однако существуют значительные различия в структуре сердца и кровообращении между разными группами позвоночных из-за адаптаций в ходе эволюции и связанных с ними различий в анатомии.У рыбок двухкамерное сердце с однонаправленным кровообращением. У земноводных трехкамерное сердце, в котором смешивается кровь, и двойное кровообращение. У большинства нептичьих рептилий трехкамерное сердце, но у них мало смешанной крови; у них двойное обращение. Млекопитающие и птицы имеют четырехкамерное сердце без смешивания крови и двойного кровообращения.

Контрольные вопросы

Почему открытые системы кровообращения полезны для некоторых животных?

1. Они используют меньше метаболической энергии.
2. Они помогают животному двигаться быстрее.
3. Им не нужно сердце.
4. Они помогают развиваться крупным насекомым.

Некоторые животные используют диффузию вместо кровеносной системы. Примеры включают:

1. птицы и медузы
2. Плоские черви и членистоногие
3. моллюски и медузы
4. ничего из вышеперечисленного

Кровоток, который направляется через легкие обратно к сердцу, называется ________.

1. однонаправленная циркуляция
2. жаберное кровообращение
3. малое кровообращение
4. кожно-легочное кровообращение

Вопросы о критическом мышлении

Опишите замкнутую систему кровообращения.

Замкнутая система кровообращения — это система с замкнутым контуром, в которой кровь несвободна в полости. Кровь отделена от межклеточной жидкости организма и содержится в кровеносных сосудах. В системе этого типа кровь циркулирует в одном направлении от сердца по системному пути кровообращения, а затем возвращается к сердцу.

Опишите системный кровоток.

Системная циркуляция протекает по системам тела. Кровь от сердца течет к мозгу, печени, почкам, желудку и другим органам, конечностям и мышцам тела; затем он возвращается в сердце.

Глоссарий

атриум

(множественное число: предсердия) камера сердца, которая принимает кровь из вен и отправляет кровь в желудочки

закрытая система кровообращения

Система, в которой кровь отделяется от межклеточной жидкости организма и содержится в кровеносных сосудах

двойная циркуляция

Кровоток в двух контурах: легочный контур через легкие и системный контур через органы и тело

жаберная циркуляция

кровеносная система, специфическая для животных с жабрами для газообмена; кровь течет через жабры для насыщения кислородом

hemocoel

Полость, в которую закачивается кровь в открытой системе кровообращения

гемолимфа

Смесь крови и межклеточной жидкости насекомых и других членистоногих, а также большинства моллюсков

межклеточная жидкость

жидкость между ячейками

открытая система кровообращения

Система, в которой кровь смешана с межклеточной жидкостью и непосредственно покрывает органы

ostium

(множественное число: устья) отверстия между кровеносными сосудами, которые позволяют перемещаться гемолимфе через тело насекомых, членистоногих и моллюсков с открытыми системами кровообращения

кожно-легочное кровообращение

кровеносная система земноводных; приток крови к легким и влажной коже для газообмена

малое кровообращение

Отток крови от сердца через легкие, где происходит оксигенация, а затем снова возвращается к сердцу

системное кровообращение

Отток крови от сердца к мозгу, печени, почкам, желудку и другим органам, конечностям и мышцам тела, а затем возврат этой крови к сердцу

однонаправленная циркуляция

кровотока в одном контуре; встречается у рыб, когда кровь течет через жабры, затем проходит мимо органов и остального тела, прежде чем вернуться к сердцу

желудочек

(сердце) большая нижняя камера сердца, перекачивающая кровь в артерии

Сердца и бессердечные в царстве животных · Границы молодых умов

Абстрактные

Мы все принимаем наши сердца как должное: очаровательный орган внутри каждого, который непрерывно бьется, чтобы кровь продолжала циркулировать в наших телах.Кровоток гарантирует, что кислород, питательные вещества из пищи, гормоны и продукты жизнедеятельности попадают в нужные клетки. Сердце необходимо для поддержания жизни людей и большинства животных. Сердца становятся еще более интересными, когда мы исследуем, что они делают, как выглядят, как работают, а также сходства и различия в сердцах видов по всей планете. Похоже ли сердце жирафа на сердце человека? Какое животное выживает, несмотря на отсутствие сердца? Может ли сердце действительно биться более 1500 раз в минуту? От динозавров до насекомых, от людей до собак, эта статья рассматривает то, что на самом деле происходит внутри, исследуя мир анатомии сердца.

Сколько у нас сердец?

Вы наверняка знаете, что у людей и жирафов только одно сердце, как и у большинства животных, но не у всех. У осьминогов и кальмаров (животных, называемых головоногих ) три сердца. Два сердца перекачивают кровь к жабрам, чтобы забрать кислород, а другое перекачивает кровь по телу (рис. 1). Черви также необычны: пять структур, называемых дугами аорты, выступают в качестве основных сердец. У миксины, которую иногда называют слизневым угрем, есть одно настоящее сердце и три вспомогательных насоса, помогающих крови двигаться.Когда вам казалось, что вы все это слышали, некоторые животные бессердечны. Медузы, морские звезды и даже кораллы прекрасно обходятся без сердец. У морских звезд даже нет крови, поэтому это объясняет, почему сердце не требуется. Вместо этого они используют небольшие похожие на волосы структуры, называемые ресничками, чтобы проталкивать морскую воду через свое тело, и они извлекают из воды кислород.

• Рисунок 1 — Основные структуры сердец животных.
• Сердца птиц и млекопитающих имеют четыре камеры (два предсердия и два желудочка).У лягушки, которая является земноводным, есть сердце с тремя камерами (один желудочек и два предсердия), а у рыбьих сердец есть две камеры (одно предсердие и один желудочек). Сердечная система осьминога состоит из трех сердец: одно главное сердце (h2) перекачивает кровь к телу и два других сердца (h3 и h4) перекачивает кровь к жабрам. А, атриум; V, желудочек.

Поклонники «Доктора Кто» считают, что у вымышленных Повелителей времени два сердца, а у настоящих людей — очень редко. В крайне необычных случаях у людей с заболеванием кардиомиопатией врачи прикрепляют второе сердце к собственному сердцу.Здоровые и поврежденные сердца работают вместе, чтобы разделить нагрузку. Кроме того, близнецы, рожденные связанными друг с другом (сиамские близнецы), могут иметь два сердца от природы.

Сердца млекопитающих и птиц

Это не просто количество сердец, которое может меняться между видами. Основная структура этого жизненно важного органа может сильно отличаться от одного вида к другому. Сердце в основном состоит из мышц, которые сокращаются и расслабляются, заставляя кровь перемещаться по кровеносным сосудам в легкие и из легких и по всему телу (рис. 2) ¹ .Как млекопитающие, у нас есть четыре основных части сердца: левое и правое предсердия и левый и правый желудочек . Это называется четырехкамерным сердцем. У всех других млекопитающих и птиц четырехкамерные сердца. У других групп животных, таких как рептилии, земноводных, , рыбы и насекомые, сердца выглядят немного иначе (рис. 1).

• Рис. 2. Сердца адаптировались по-разному, чтобы лучше всего подходить для каждого животного.
• (A) У жирафа очень большой левый желудочек, так что сердечная мышца может перекачивать кровь к телу и от длинной шеи до головы.Правый желудочек жирафа меньше, поскольку он перекачивает кровь только в легкие. Также показаны микроскопические изображения сердечной мышцы цыпленка (B) и собаки (C) . Цыпленок молодой, поэтому у него только один желудочек и одно предсердие. Позже сердце цыпленка станет четырехкамерным, с двумя предсердиями и двумя желудочками.

Сердца рептилий и динозавров

Сердце рептилий состоит из трех камер, двух предсердий и одного желудочка (рис. 1). Исключение составляют крокодилы, у которых четырехкамерное сердце, как у млекопитающих и птиц.Тем не менее, в стене камеры крокодила есть отверстие, поэтому вопрос о том, три или четыре камеры сердца, остается предметом споров. Люди часто задаются вопросом, произошли ли динозавры от птиц или рептилий. Найти сердце динозавра очень редко, потому что, в отличие от кости, сердце — это мягкая ткань, поэтому его не часто сохраняют. Одно потенциально окаменевшее сердце показало, что у динозавров было четыре сердечных камеры, больше похожих на птиц, чем на рептилий. К сожалению, поскольку этот образец был дополнительно исследован с использованием более передовых научных технологий, оказалось, что это не ткань динозавра, поэтому мы все еще недостаточно знаем о сердцах динозавров, чтобы предсказать, от каких животных произошли динозавры [2].

Сердца амфибий

Амфибии — интересная группа, поскольку их сердца сильно различаются. Живя на суше и в воде, многие получают кислород через легкие, а также через кожу. Большинство земноводных, включая лягушек и жаб, имеют трехкамерное сердце с двумя предсердиями и одним желудочком (рис. 1). Однако у саламандр без легких нет структуры, называемой перегородкой, которая разделяет предсердие на две отдельные части, поэтому у этого животного есть только одно предсердие и один желудочек. У некоторых менее известных земноводных, кажется, есть перегородка между желудочками, поэтому, возможно, у древних земноводных было четырехкамерное сердце, как у млекопитающих и птиц.

Сердца рыб и насекомых

Сердце рыбы состоит всего из двух камер, предсердия и желудочка (рис. 1). У насекомых часто есть только трубка, которая перекачивает гемолимфа (название эквивалента крови насекомых) по всему телу, а также сосуд, помогающий ему двигаться. А у тараканов 13 камер сердца!

Насколько велико ваше сердце?

Само собой разумеется, что размер сердца у разных животных разный. В конце концов, кит не может выжить с сердцем размером с мышь.Сердце взрослого человека весит около 0,6 фунта. Если вы сожмете кулак, он будет размером примерно с ваше сердце. Сердце жирафа весит 26 фунтов, но синий кит действительно весит 400 фунтов. Самое маленькое сердце в мире принадлежит волшебной мухе. Это крошечное животное всего 0,2 мм в длину, и чтобы увидеть его сердце, нужен микроскоп.

Сердца обычно составляют около 0,6% массы тела животного. У собак и волков относительно большие сердца по сравнению с их массой — 0,8%. Между тем, кошачье сердце всего 0.35% веса кошки. Будем надеяться, что относительный размер сердца и количество любви, испытываемой животными, не связаны. Если бы это было так, самое маленькое млекопитающее в мире, этрусская землеройка, дарило бы много любви! Мышевидная землеройка весит крошечные 2 г и имеет длину около 4 см, но ее сердце составляет 1,2% от массы тела [3]. Ученые также выяснили, что сердце землеройки может сокращаться в холодную погоду. Эта усадка помогает землеройкам выжить в суровых климатических условиях за счет сокращения количества необходимой им пищи. Это маленькое млекопитающее съедает пищу в два раза больше своего веса каждый день, поэтому спячка — не вариант.Они редко даже спят.

Быстрое и вялое сердцебиение

То, как работают сердца животных, тоже зависит от вида. Частота пульса , измеряемая в ударах в минуту (уд ​​/ мин), варьируется у разных видов животных. Как правило, у более крупных животных частота сердечных сокращений ниже. У крупной пули частота сердечных сокращений составляет около 55 ударов в минуту, а у более мелких видов слизняков — 90-е. У многих китов частота пульса составляет 10–30 ударов в минуту, у жирафов — 40–90, а у кошек — около 150. У даже более мелких животных это число увеличивается: частота пульса взрослого цыпленка составляет 259 ударов в минуту, у цыпленка — 400 ударов в минуту (видео 1 ), а сердце хомяка бьется со скоростью 450 ударов в минуту.Маленькая этрусская землеройка показывает 835 ударов в минуту, что более чем в 12 раз выше, чем у человека. Самый высокий зарегистрированный показатель у землероек составил 1511 ударов в минуту, что является мировым рекордом для теплокровных животных [3].

У людей частота сердечных сокращений составляет около 60–100 ударов в минуту, но у детей частота сердечных сокращений часто несколько выше. В 1 месяц 70–190 — это нормально, 80–120 — для 3–4-летних и 60–100 — к 10 годам. Растущий ребенок внутри матери начинает со скоростью 80 ударов в минуту на 5 неделе, 155–195 в 9 недель и около 130 ударов в минуту непосредственно перед рождением.Интересно, что сердце человека начинается как трубка у 19–20-дневного эмбриона, скорее как у рыбы, но постепенно вращается, развивается и разделяется на четыре камеры в течение следующих 6 недель.

Упражнения, температура и спящий режим — все меняют частоту сердечных сокращений

Изменения частоты пульса у большинства тренирующихся животных. Бегущие жирафы могут достигать 170 ударов в минуту, а люди — 220 ударов в минуту, но в идеале это должно быть немного меньше. Частота сердечных сокращений крокодила при 10 ° C составляет 1–8 ударов в минуту, при 28 ° C — 24–40, а при достижении более 40 ° C сердце может быть повреждено.Молодые стрижи (птицы) снижают частоту сердечных сокращений в гнезде, чтобы избежать голодной смерти. Животные, находящиеся в спячке, также могут снизить частоту сердечных сокращений. Медведи гризли обычно имеют частоту 84 ударов в минуту, которая снижается до 19 ударов в минуту во время спячки; человеческое сердце обычно перестало бы работать, если бы оно опустилось так низко. Эмоции, такие как страх, любовь и возбуждение, а также уровень гормонов, болезнь, уровень кислорода и другие факторы как внутри, так и за пределами тела могут изменить частоту сердечных сокращений.

Лечение разбитого сердца

В нашей предыдущей статье Frontiers for Young Minds «Исцеление разбитого сердца» мы рассмотрели вопрос о том, как исправить больное сердце [4, 5].Рыбка данио обладает очень важной способностью: она может регенерировать (отрастать заново), поэтому, если она травмирована или у нее возникнут проблемы с сердцем, она часто может восстанавливаться сама. Человеческие тела фантастичны, и они постоянно пытаются заменить сердечные клетки и восстановить сердечную ткань, но данио — настоящий профессионал в лечении разбитого сердца.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели некоторые сходства и различия между сердцами разных видов. Млекопитающие и птицы имеют очень похожие сердца из-за эволюции, в то время как рептилии, рыбы, насекомые и другие животные развили сердца, которые немного отличаются от сердца млекопитающих.Окружающая среда внутри и снаружи каждого животного помогает контролировать структуру и функции сердца, но выбор образа жизни, такой как упражнения и еда, может иметь огромное влияние на здоровье вашего сердца. Сердца ваших друзей больше похожи на ваши, чем, например, на сердца жирафа, и даже больше, чем на сердце лягушки или паука, но сердце каждого человека уникально. Ваше сердце постоянно приспосабливается к ситуациям, в которых вы находитесь, реагируя на еду, упражнения, эмоции и болезни. В отличие от кальмара, у вас только одно сердце, и оно будет биться около двух.21 миллиард раз в жизни, поэтому стоит сохранить его здоровым.

Глоссарий

Головоногие : ↑ Животные без позвоночника, включая кальмаров, осьминогов и наутилусов. Головоногие имеют симметричные тела, выступающие головы и щупальца.

Атриум : ↑ Верхняя камера или камеры сердца. Множественное число — предсердия: например, у вас может быть одно или два предсердия.

Желудочек : ↑ Нижняя камера или камеры сердца.

Амфибия : ↑ Животные с позвоночником, которым для выживания нужна вода или влажная среда. К земноводным относятся жабы, лягушки, саламандры и червеобразные (земноводные без ног или конечностей).

Гемолимфа : ↑ Жидкость, похожая на кровь, которую некоторые простые животные должны перемещать по своему телу питательными веществами и кислородом.

Частота сердечных сокращений : ↑ Число ударов сердца в минуту.

Видео 1 : ↑ Вначале, когда цыпленок растет в яйце, его сердце можно увидеть на внешней стороне тела.Со временем сердце переместится в тело. Это видео показывает, как бьется сердце цыпленка, которому всего несколько дней от роду. Сердце по-прежнему представляет собой трубку, содержащую две камеры, желудочек и предсердие, но по мере роста у него в конечном итоге будет четыре камеры. Вы можете видеть, как кровь течет через камеры сердца.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить наших молодых рецензентов, Эрин и Джошуа Ратланд. Часть этой работы стала возможной благодаря финансированию со стороны Анатомического общества, предоставившего Катрин грант по привлечению общественности и информационно-просветительской работе под названием «Анатомия для ВСЕХ — обеспечение доступности анатомии». Мы также хотели бы поблагодарить Британскую научную ассоциацию и Ноттингемский университет за присуждение Кэтрин стипендии BSA Media Fellowship 2019 года.

Сноска

1. ↑ Информацию о крови см. В статье «Кровеносные сосуды под микроскопом» [1].

---

Список литературы

[1] ↑ Мачадо М., Митчелл К., Франклин Дж., Торп А. и Ратленд К. С. 2020. Кровеносные сосуды под микроскопом. Фронт. Молодые умы 8: 151. DOI: 10.3389 / frym.2019.00151

[2] ↑ Клеланд Т., Штоскопф М. и Швейцер М. 2011. Гистологическое, химическое и морфологическое исследование «сердца» небольшого позднемелового тескелозавра. Naturwissenschaften . 98, 203–211. DOI: 10.1007 / s00114-010-0760-1

[3] ↑ Jurgens, KD, Fons, R., Peters, T., and Sender, S. 1996. Частота сердечных сокращений и дыхания и их значение для скорости конвективного переноса кислорода у самого маленького млекопитающего, этрусской землеройки Suncus этруск. J. Exp. Биол. 199: 2579–84.

[4] ↑ Кларк, Н., Алибхай, А. и Ратленд, С. С. 2018. Лечение разбитого сердца — генетика сердечных заболеваний. Фронт. Молодые умы 6:19. DOI: 10.3389 / frym.2018.00019

[5] ↑ Симпсон, С., Ратленд, П., и Ратленд, С. С. 2017. Геномное понимание кардиомиопатий: сравнительный межвидовой обзор. Вет. Sci. 4:19. DOI: 10.3390 / vetsci4010019

Сравнительная анатомия сердец позвоночных

Сравнительная анатомия сердец позвоночных

Сравнительная анатомия сердец позвоночных

Ключевые понятия : позвоночное животное, сердце, камера, двойное кровообращение, перегородка, шунт, предсердие, желудочек, вена, артерия

Функция : Сердце — это полый мышечный орган, который ритмически сокращается и расслабляется.Во время каждого цикла сокращения-релаксации кровь забирается из вен в тонкостенную сборную камеру, предсердие, а затем проходит во вторую толстостенную камеру, желудочек, который принудительно сокращается, чтобы распределить кровь по артериям. Обратный поток предотвращается с помощью односторонних клапанов.

Обратите внимание, что частичная перегородка желудочка рептилии становится полным разделителем у птиц и млекопитающих.

На изображении выше вы можете увидеть прогрессивные изменения в сердце между предковыми позвоночными, рыбами и наиболее производными формами, птицами и млекопитающими.У рыб простое двухкамерное сердце, которое, по сути, представляет собой лишь утолщение части кровеносной системы, и кровь течет по единому контуру от сердца к жабрам, телу и обратно к сердцу. Начиная с земноводных, первого из позвоночных с легкими, кровеносная система добавляет вторую петлю или контур. В этой конструкции кровь проходит через сердце дважды при каждом обходе системы, один раз на пути к легким, а другой — на обратном пути от легких, что дает ему дополнительный импульс.Это называется с двойным обращением . У земноводных с двумя предсердиями, но только с одним желудочком, это приводит к смешиванию деоксигенированной и насыщенной кислородом крови, но земноводные также собирают кислород через свою влажную кожу, поэтому такая неэффективность не критична. Начиная с рептилий, развивается перегородка или стенка, которая частично отделяет дезоксигенированную от оксигенированной кровь в желудочке, и это важно, потому что рептилии с водонепроницаемой кожей полностью полагаются на легкие для получения кислорода.Рептилии также обладают уникальной способностью перенаправлять или шунтировать кровь, покидающую сердце, обратно через сердце, не проходя через контур тела, и шунтировать дезоксигенированную кровь тела обратно через тело, не попадая в легкие. Назначение этого шунта (см. Пурпурные сосуды на рисунке ниже) до конца не изучено. Считается, что первый способ сделать приоритетным оксигенацию сердца в периоды высоких нагрузок, а второй — способ улучшить пищеварение из-за повышенной кислотности дезоксигенированной крови из-за накопления углекислого газа.Среди современных рептилий только крокодилы имеют полностью расширенную перегородку и четырехкамерное сердце, но есть предположение, что у динозавров тоже могло быть это нововведение. Птицы и млекопитающие имеют одинаковую четырехкамерную конструкцию, которая имеет повышенную эффективность, поскольку дезоксигенированная и насыщенная кислородом кровь не могут смешиваться.