Καρδιά

Καρδιά των ψαριών

Τα πρωτόγονα ψάρια έχουν καρδιά με τέσσερις θαλάμους αλλά οι θάλαμοι διατάσσονται διαδοχικά έτσι ώστε αυτή η πρωτόγονη καρδιά είναι αρκετά διαφορετική από τις καρδιές των θηλαστικών και πτηνών. Ο πρώτος θάλαμος είναι ο φλεβώδης κόλπος, ο οποίος συλλέγει αποξυγονωμένο αίμα, από το σώμα, μέσω της ηπατικής και της κύριας φλέβας. Από εδώ, το αίμα ρέει μέσα στο κόλπο και στη συνέχεια στην ισχυρή μυϊκή κοιλία όπου θα λάβει χώρα η άντληση. Το τέταρτο και τελευταίο τμήμα είναι ο αρτηριακός κώνος, ο οποίος περιέχει αρκετές βαλβίδες και στέλνει αίματος στην κοιλιακή αορτή. Η κοιλιακή αορτή παραδίδει το αίμα στα βράγχια όπου οξυγονώνεται και ρέει, μέσω της ραχιαίας αορτής, στο υπόλοιπο του σώματος. (Στα τετράποδα, η κοιλιακή αορτή έχει διαιρεθεί σε δύο: το ένα μισό σχηματίζει την ανιούσα αορτή, ενώ το άλλο τις πνευμονικές αρτηρίες) 
Στα ενήλικα ψάρια, οι τέσσερις θαλάμους δεν είναι διατεταγμένοι σε μια ευθεία γραμμή, αλλά αντίθετα σχηματίζουν ένα σχήμα S με τους δύο τελευταίους θαλάμους να βρίσκονται πάνω από τους δύο προηγούμενους. Αυτό το σχετικά απλό σχέδιο απαντάται στους χονδριχθύες και τους ακτινοπτέρυγους ιχθύες. Στους τελεόστεους, ο αρτηριακός κώνος είναι πολύ μικρός και μπορεί να περιγραφεί ακριβέστερα ως μέρος της αορτής και όχι της καρδιάς. Ο αρτηριακός κώνος δεν είναι παρών στους αμνιώτες· προφανώς έχει γίνει μέρος των κοιλιών κατά τη διάρκεια της εξέλιξης. Παρομοίως, ενώ ο φλεβώδης κόλπος είναι παρών σαν μια υποτυπώδης δομή σε ορισμένα ερπετά και πτηνά, μπορεί να γίνει μέρος δεξιού κόλπου και να μην είναι πλέον διακριτός.

Καρδιά των ασπόνδυλων

Οι καρδιές των ασπόνδυλων έχουν μεγάλη ποικιλία καθώς υπάρχει μεγάλη ποικιλία στο τρόπο μεταφέρονται τα θρεπτικά συστατικά μέσα στο σώμα. Ζώα όπως οι μέδουσες και συγκεκριμένοι πλατυέλμινθες δεν χρειάζονται καρδιά, αφού η διάχυση των θρεπτικών ουσιών αρκεί για την θρέψη των κυττάρων. Στα αρθρόποδα και στα περισσότερα μαλάκια, τα όργανα περιτριγυρίζονται από υγρό, την αιμόλυμφο, η οποία είναι ταυτόχρονα αίμα και εξωκυττάριο υγρό. Το υγρό αυτό κινείται εξαιτίας των κινήσεων του σώματος και καρδιών στα ραχιαία αγγεία των εντόμων. Οι καρδιές αυτές είναι απλές αντλίες, οι οποίες όταν διαστέλλονται γεμίζουν με αίμα και όταν συστέλονται στέλνουν το αίμα στα όργανα. Στους γεωσκώληκες και στα κεφαλόποδα, το αίμα βρίσκεται μέσα σε αιμοφόρα αγγεία, όπως στα σπονδυλωτά. Στους γεωσκώληκες, το κύριο ραχιαίο αγγείο δρα ως καρδιά, κινώντας το αίμα με περισταλτικά κύματα, ενώ διαθέτει πέντε εφεδρικά ραχιαία αγγεία τα οποία μπορούν να δρουν και αυτά ως καρδιές. Η κυκλοφορία του αίματος στα κεφαλόποδα μοιάζει περισσότερο με αυτή των θηλαστικών, ενώ διαθέτουν επιπλέον καρδιές για να αυξάνουν ξανά την πίεση του αίματος αφότου αυτό φύγει από τα βράγχια.

Φυσιολογική λειτουργία

Η λειτουργία του δεξιού κόλπου είναι να συλλέγει αποοξυγονωμένο αίμα από το σώμα (μέσω της άνω και κάτω κοίλης φλέβας) και να το προωθεί, μέσω της τριγλώχινας βαλβίδας, στην δεξιά κοιλία και αυτή με τη σειρά της στους πνεύμονες (πνευμονική κυκλοφορία), έτσι ώστε να μειωθεί η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα και να αυξηθεί αυτή του οξυγόνου μέσω την ανταλλαγής αερίων. Αυτό συμβαίνει μέσα από την παθητική διαδικασία της διάχυσης. Η αριστερή πλευρά συλλέγει οξυγονωμένο αίμα από τους πνεύμονες στον αριστερό κόλπο. Από τον αριστερό κόλπο το αίμα κινείται προς τα αριστερά κοιλία, μέσω της μιτροειδούς βαλβίδας, εκεί αντλείται προς το σώμα μέσω της αορτής. Στις δύο πλευρές, οι κάτω κοιλίες έχουν παχύτερα και πιο μυώδη τοιχώματα από τους κόλπους. Το μυικό τοίχωμα της αριστερής κοιλίας είναι παχύτερο από το τοίχωμα της δεξίας κοιλίας λόγω της υψηλότερης δύναμης που απαιτείται για την άντληση του αίματος μέσω της συστηματικής κυκλοφορίας.
Κάποια κύτταρα στην καρδιά έχουν την ιδιότητα να αυτοδιεγύρονται χωρίς την παρουσία αντίστοιχου νευρικού σήματος. Τα κύτταρα αυτά βρίσκονται σε διάφορα σημεία στην καρδιά, φυσιολογικά στον φλεβόκομβο, στον κολποκοιλιακό κόμβο και στις ίνες Purkije. Από αυτά, αυτό που αυτοδιεγείρεται ταχύτερα είναι ο φλεβόκομπος και ο ρυθμός είναι αυτός που ακολουθούν και τα άλλα κύτταρα και ο ρυθμός με τον οποίο χτυπά η καρδιά. Αν ο φλεβόκομπος τότε αναλαμβάνει ο κολποκοιλιακός κόμβος. Ο φλεβόκομβος βρίσκεται στην ένωση της άνω κοίλης φλέβας και του δεξιού κόλπου και αποτελείται από τροποποιημένα μυϊκά κύτταρα. Τα κύτταρα παρουσιάζουν μια συνεχή διαρροή ιόντων νατρίου προς το εσωτερικό του κυττάρου με αποτέλεσμα το δυναμικό της μεμβράνης να αυξάνει μέχρι ένα σημείο-ουδό στο οποίο παράγεται ένα δυναμικό ενέργειας. Μετά την εκπόλωση, το δυναμικό της μεμβράνης αυξάνει ξάνα να μέχρι να φτάσει στον ουδό και να δώσει ένα νέο δυναμικό ενέργειας. Το ρεύμα διαρροής ονομάστηκε παράδοξο ρεύμα επειδή οι επιστήμονες δεν περίμεναν την ύπαρξή του. Επειδή κύτταρα του μυοκαρδίου δρουν σαν ένα μέγαλο ενιαίο κύτταρο καθώς συνδέονται με κυτταροπλασματικές γέφυρες, ένα συγκύτιο, το δυναμικό ενέργειας εξαπλώνεται από τον φλεβόκομβο σε όλο τον κόλπο. Με την μεσοκολπική δεσμίδα ή δεσμίδα Μπάχμαν, το σήμα άγεται και στον αριστερό κόλπο ταχύτερα από ότι μέσω του μυοκαρδίου.
Το σήμα τελικά φτάνει στο κολποκοιλιακού κόμβου (ΚΚΚ), τη μόνη όδο με την οποία ο ηλεκτρικός παλμός μπορεί φυσιολογικά να φτάσει στις κοιλίες. Βρίσκεται στην οπίσθια δεξιά πλευρά του μεσοκολπικού διαφράγματος, κοντά στο στόμιο του στεφανιαίου κόλπου και στην κοιλία. Ο κολποκοιλιακός κόμβος καθυστερεί την μετάβαση του σήματος. Αυτή η καθυστέρηση είναι αρκετή ώστε ο κόλπος να προωθήσει το αίμα στην αντίστοιχη κοιλία πριν αρχίσει αυτή να συσπάται. Μετά τον ΚΚΚ, το σήμα μεταβιβάζεται μέσω των ινών Purkije, οι οποίες χωρίζονται σε δύο δεμάτια (του His), εκ των οποίων το αριστερό διατρυπά το μεσοκοιλιακό τοίχωμα. Οι ίνες αυτές τελικά διακλαδίζονται και φτάνουν σε όλη την έκταση των κοιλιών. Όλος αυτός ο κύκλος, ένας καρδιακός παλμός, διαρκεί περίπου 0,8 δευτερόλεπτα. Κατά τη διάρκεια της μετάδοσης του σήματος παράγονται ηλεκτρικά ρεύματα που μεταδίδονται μέσω των υγρών του σώματος και το δέρμα και ανιχνεύονται με το ηλεκτροκαρδιογράφημα.