Сърцето е двойна помпа

За да разберем изключително голямата важност на сърцето, трябва да направим стъпка назад, така че да разберем нуждите на всяка клетка в тялото ни. Спомни си, че нашето тяло е съставено от над 10 трилиона клетки, които работят заедно в забележителен синхрон (урок по добро управление!). Клетките имат основни нужди и в горната част на списъка са следните четири неща:

1) достъп до кислород

2) източник на глюкоза

3) балансирана течна среда с точно количество на вода/електролити

4) отделяне на ненужни вещества (например въглероден диоксид)

Сега сравни това с основните човешки нужди: вдишване и издишване на кислород, ядене на храна, пиене на вода и отърваване от урина/изпражнения. Когато наистина се замислиш за това, много от нещата, които правим, могат да бъдат проследени до нуждите на клетките ни.

Сега да проследим едно вдишване. 21% от молекулите в това вдишване са кислородни молекули и докато те се състезават надолу към белите дробове, те се озовават в алвеолите, които са малки пълни с въздух торбички. Историята можеше да приключи там, ако не беше удивителната природа на белите дробове. Белите дробове позволяват на кислородните молекули да продължат пътя си от газовата фаза в нова течна фаза. Междувременно молекулите на въглеродния диоксид правят противоположното пътешествие от течност към газ, подобно на това, което се случва на повърхността на газирана напитка. Кислородът дифундира (представи си капка мастило в басейн с вода) в течното интерстициално пространство на белия дроб, а после бива абсорбиран в кръвообращението, след което навлиза в самите червени кръвни телца. Тази дифузия се случва за части от секундата, понеже разстоянието между алвеолите и червените кръвни телца е толкова малко.

Нека спрем и да помислим върху следното:

Какво ще се случи, ако нямаше сърце? Дифузията на кислород върши чудеса, когато разстоянията са много малки, но какво да кажем за големи разстояния като разстоянието от белите дробове до краката? Може ли една едничка молекула кислород да дифундира чак дотам? На теория може — но ще е нужно много дълго време! Докато кислородът стигне в пръстите на краката ти чрез проста дифузия, те ще са умрели и изпадали.

След като кислородът е стигнал до кръвообращението, трябва да има начин кислородните молекули бързо да се "придвижат" от едно място до друго. Тук на помощ идва хемоглобинът – протеин, който използва желязо за задържане на кислорода. Всяко червено кръвно телце съдържа приблизително 250 милиона протеина хемоглобин и всеки хемоглобинов протеин може да прикрепи до 4 молекули 02 (в свързан вид се нарича "оксихемоглобин"). Това означава, че всяко червено кръвно телце може да прикрепи приблизително 1 милиард кислородни молекули). В резултат на това по-голямата част (>97%) от молекулите 02 са прикрепени към оксихемоглобин; само малка част от 02 се носи свободно в кръвта.

Докато кислородът влиза и излиза от белите дробове, сърцето също е заето с работа. Кръвта навлиза в сърцето чрез горната (супериорна) и долната (инфериорна) куха вена, които са големи вени, които връщат кръвта обратно съответно от горната и долната част на тялото. След това кръвта остава в дясното предсърдие, което може да се приеме за чакалнята за дясната камера. Дясната камера (помпа #1) има мускулни стени, които изстискват и нежно избутват кръвта в артериите, артериолите и капилярите на белите дробове. След това кислородът дифундира от област с висока концентрация (алвеоли) към област с ниска концентрация (кръв), преди кръвта да се върне (чрез белодробните вени) към лявата част на сърцето. Точно както дясното предсърдие, лявото предсърдие може да се сметне за чакалнята за лявата камера. Лявата камера е кухина с още по-силни, по-дебели и по-мускулести стени от тези на дясната камера. Ето защо лявата камера (помпа #2) принудително изтласква кръвта през артериите и капилярите на тялото, за да стигне до трилионите клетки, на които им трябва кислород. За обратното пътуване кръвта пътува през вените на тялото, за да се върне обратно в дясната част на сърцето и да повтори процеса. Готово – едно сърце – две помпи: дясната камера и лявата камера.

Ето един мисловен експеримент: Защо да нямаме само една камера (една помпа), която да придвижва кръвта към белите дробове и после към останалата част на тялото?

Всъщност това е чудесен въпрос, понеже на пръв поглед изглежда, че би било по-ефикасно просто да се позволи на кръвта да излезе към тялото, вместо да се връща обратно към сърцето. Помисли за това, като използваш числа. За да се придвижи кръвта през съпротивлението на голяма мрежа кръвоносни съдове, като артерии, капиляри и вени, е необходимо налягане. Дори ако дясната камера се съкрати и повиши налягането на кръвта до 25mmHg, след като премине през белите дробове, налягането на кръвта пада до около 5mmHg (намаление от 20mmHg). Влиза в лявата камера, където бива отново изтласкана, при което налягането се повишава до около 120mmHg (почти 5 пъти колкото белодробното налягане). Това е достатъчно високо налягане за достигнето до всички органи на тялото.

Сега да кажем, че дясната камера е увеличила налягането до 140mmHg. Тогава може да имаш спад в кръвното налягане от 20mmHg и пак да си при 120mmHg. Това звучи като чудесно решение, освен поради факта: 1. Ако бъде изложена на тези високи налягания, течността ще бъде избутана от капилярите и в белите дробове (някои капиляри ще се разкъсат!) и 2.При високи налягания кръвта ще премине покрай алвеолите толкова бързо, че молекулите 02 няма да имат време да дифундират в кръвта и да се прикрепят към хемоглобина. Това е логично, когато си спомниш, че никой от капилярите в тялото не е изложен на екстремно високи налягания (120-140mmHg), понеже до момента, в който кръвта стигне надолу до капилярите, тя вече е преминала през артериите (и артериолите) и налягането е паднало драстично. Наличието на по-ниско налягане в белодробното кръвообращение е особено важно, като се има предвид голямото количество О2, което трябва да дифундира от алвеолите в капилярите – всяка допълнителна милисекунда помага!

Затова човешкото тяло има нужда от две помпи, работещи при различни налягания – високо налягане, за да позволи на кръвта да циркулира около тялото, и ниско налягане, за да позволи оптимален обмен на газове в белите дробове без разкъсани капиляри!