Sydän
Sydän () on elin, joka pumppaa verta isoon ja pieneen verenkiertoon. Kaikilla kehittyneemmillä lajeilla on sydän. Nisäkkäiden sydän sijaitsee rintaontelossa keuhkojen välissä välikarsinassa. Ihmisen sydän on hiukan kallellaan vasemmalle ja sen massasta suurin osa on kehon vasemmalla puolella. Aikuisen ihmisen sydän painaa noin 250–350 g, mutta hyväkuntoisen urheilijan sydän voi painaa enemmänkin.
Sydän on lihasseinäinen ontto elin. Sen uloin kerros on sydänlihasta ympäröivä kaksilehtinen sidekudospussi eli perikardium eli sydänpussi. Sydänpussin sisempi lehti on kiinni lihaskudoksessa eli myokardiumissa ja ulompi lehti ympäröivissä kudoksissa. Perikardiumin lehdet vaihtuvat toisikseen suurten verisuonten tyvessä. Ulompaa lehteä kutsutaan parietaaliseksi lehdeksi () ja sisempää lehteä viskeraaliseksi lehdeksi eli epikardiumiksi (). Ulompaa lehteä vahvistaa sidekudoskerros, jonka tarkoituksena on rajoittaa sydämen kokoa ja estää sydänlihassyiden liiallinen venyminen. Sydänpussin lehtien väliin jää sydänpussiontelo, joka on kapea liukastavan nesteen täyttämä ontelo. Sen tehtävänä on pienentää kitkaa sydämen toimiessa. Sydänlihasta verhoaa sisäpuolelta sydämen sisäkalvo eli endokardium, joka muodostuu sidekudoksesta ja levyepiteelistä. Se on suoraan kosketuksissa veren kanssa. Sydämen läpät ovat endokardiumin poimuja. Juuri tästä syystä endokardiumin tulehdus voi levitä myös sydämen läppiin mahdollisesti aiheuttaen läppävikoja.
Sydän on jakautunut neljään onteloon; oikeaan ja vasempaan eteiseen sekä oikeaan ja vasempaan kammioon. Sydämeen tullessaan veri saapuu aina ensin eteiseen, josta se kulkeutuu läppien ohi saman puolen kammioon ja sieltä edelleen takaisin verenkiertoon. Veri tulee sydämeen aina laskimoita eli veenoja pitkin ja lähtee valtimoita eli arterioita pitkin. Eteisen vaikutus pumppaustyöskentelyssä on melko pieni, sillä normaalioloissa veri valuu suoraan suonista kammioon pysähtymättä juurikaan eteisessä. Vain rasituksessa eteisten pumppaustoiminnalla on merkitystä.
Sydämessä on neljä läppää, joista kaksi on eteisten ja kammioiden välissä (eteis-kammioläpät) sekä kaksi kammioiden ja valtimoiden välissä (kammio-valtimoläpät). Eteis-kammioläppiä kutsutaan myös purjeläpiksi, koska niiden liuskat ovat leveitä purjeita. Läppien vapaisiin reunoihin kiinnittyneet jännerihmat ovat kiinni kammioiden sisäseinämien nystylihaksissa, jotka supistuvat samalla kun kammiolihakset supistuvat estäen läppiä kierähtämästä nurin. Oikea eteis-kammioläppä (trikuspidaaliläppä eli kolmiliuskaläppä) on kolmiliuskainen, vasen eteis-kammioläppä (bikuspidaaliläppä eli mitraaliläppä eli hiippaläppä) on kaksiliuskainen. Kammio-valtimoläpät ovat taskuläppiä ja ne kiinnittyvät aivan valtimoiden tyveen. Ne muodostuvat kolmesta taskua muistuttavasta puolikuun muotoisesta liuskasta. Läpät sallivat veren virtauksen kammioista valtimoihin, mutta kun paine laskee kammioissa liian alhaiseksi ja veri alkaa virrata takaisinpäin läpät sulkeutuvat. Aortan tyveen liittyvä läppä on aorttaläppä. Keuhkovaltimorungon tyveen liittyvä läppä on keuhkovaltimoläppä. Kaikkien sydänläppien toiminta on passiivista. Läppien tarkoitus on huolehtia siitä, että veri etenee sydämessä oikeaan suuntaan.
Vähähappinen veri saapuu kudoksista oikealle puolelle sydäntä, josta sydän pumppaa sen keuhkoihin. Runsashappinen veri palaa keuhkoista vasemmalle puolelle, josta se puolestaan pumppautuu ympäri kehoa.
Sydämen seinämät koostuvat sydänlihassoluista, joilla on kuitenkin suora yhteys toisiinsa solujen päissä olevien yhdyslevyjen kautta. Näissä levyissä olevien aukkoliitosten kautta ionit pääsevät suoraan solusta toiseen kuten myös depolarisaatio, joten sähköimpulssit kulkevat nopeammin koko sydänlihakseen. Kammioiden ja eteisten välillä oleva sidekudoslevy estää kuitenkin impulssien kulkua. Sidekudoslevyn läpi sähköimpulssit pääsevät vain erityistä impulssinjohtojärjestelmää pitkin.
Sydämen seinämien paksuus riippuu siitä, kuinka suureksi paine kyseisessä kohdassa sydäntä nousee. Eteisen seinämät ovat ohuemmat kuin kammioiden, ja vajaatoimintaisen sydämen kammion seinämä voi olla huomattavan paksu. Sydämen seinämä on paksuimmillaan vasemman kammion kohdalla, koska ison verenkierron valtimoverenpaine on suurempi kuin pienen verenkierron.
Sydänlihaksen hapensaannista vastaa sydämen oma, erillinen verenkiertosysteemi: kolme sepelvaltimoa (koronaarivaltimoa) haaroineen (kaksi vasenta ja yksi oikea). Näiden alkupää on kehon suurimman valtimon aortan tyvessä. Sepelvaltimosuonien seinämien rakenne on tiiviimpi kuin kehon muiden verisuonten yleensä ja siksi niihin saattaa herkästi muodostua ateroomaplakkia eli tukoksia synnyttävää ”kalkkeumaa”. Esimerkiksi verenkierrossa olevat rasva-aineet (lipidit) eivät pysty tunkeutumaan sepelvaltimosuonien seinämäsolukon läpi toisin kuin muualla verenkierrossa.
Sydämen toimintakierto perustuu paine-eroihin, jotka johtuvat kammioiden supistumisesta ja laajenemisesta, sekä läppiin, jotka estävät veren kulkeutumisen väärään suuntaan. Eteisten ja niihin laskevien laskimoiden välillä ei kuitenkaan ole läppiä. Niitä ei tarvita, koska paine eteisissä on aina melko pieni ja eteisten supistuminen pienentää hieman laskimoiden tuloaukkoja. Näin verta pääsee virtaamaan vain vähän takaisin laskimoihin. Kun veri saapuu eteiseen, eteis-kammioläppä ei aukea ennen kuin kammion lihakset rentoutuvat ja kammio laajenee. Tällöin myös siellä oleva paine laskee eteisten painetta pienemmäksi, ja veri virtaa eteisestä kammioon kunnes siellä on eteistä vastaava paine. Tässä vaiheessa alkaa yleensä kammioiden supistus, joka nostaa kammion paineen eteisen painetta suuremmaksi. Tällöin eteis-kammioläpät painuvat kiinni eteisiin pyrkivän veren painaessa ne kiinni. Kammion paine nousee kammion seinämän lihasten supistuessa kunnes kammion paine tulee suuremmaksi kuin aortan tai keuhkovaltimorungon, jolloin kammio-valtimoläppä avautuu. Kun kammio on tyhjä, sen paine on pienempi kuin valtimon paine, jolloin takaisin kammioon pyrkivä veri työntää kammio-valtimoläpän kiinni.
Veren virratessa eteisestä kammioon sydänlihakset rentoutuvat hetkellisesti sekunnin muutaman kymmenesosan ajan. Vaikka se ei tunnu paljolta, sydän ehtii levätä vuorokauden aikana noin neljä tuntia. Liiallinen stressi lisää sydämen lyöntitiheyttä, jolloin lepäämiseen jää vähemmän aikaa ja sydän altistuu vaurioille.
Sydän pystyy sykkimään ilman ulkopuolelta tulevia ärsykkeitä vaikka sitä hermottaakin autonominen hermosto. Sydämen sykkeen aiheuttavat solmukesolut (sinus- ja eteis-kammiosolmukkeen solut), jotka depolaroituvat (aktivoituvat) itsestään ja aiheuttavat näin aktiopotentiaaleja. Nopeimmin depolaroituminen tapahtuu yleensä sinussolmukkeessa, joka sijaitsee sydämen oikeassa eteisessä lähellä yläonttolaskimoa. Solmukesolujen lepojännite on normaalia pienempi (normaalisti noin −80 mV, solmukesoluissa jopa vain −55 mV). Solujen solukalvo lisäksi läpäisee muita sydänlihassoluja paremmin natriumia, jolloin solun sisään vuotava natrium saa solun muutenkin pienen jännitteen helposti nostettua kynnysarvoon, josta seuraa kalsiumin vapautuminen sytoplasmaan sarkoplasmaattisesta kalvostosta ja solun supistuminen.
Ulkopuolinen hermosto ja hormonit joko nopeuttavat tai hidastavat impulssien tahtia ja samalla sydämen lyöntitiheyttä. Jos sinussolmuke ei jostain syystä laukaise aktiopotentiaalia, sitä voi korvata jokin impulssijärjestelmässä myöhemmin olevista kohdista (eteis-kammiosolmuke tai kammioiden väliseinässä kulkevat Purkinjen säikeet). Sydämen syke on kuitenkin sitä hitaampaa, mitä kauempana sinussolmukkeesta impulssit kehittyvät.
Sinussolmukkeesta aktiopotentiaalit etenevät erikoistuneita lihassoluja pitkin eteiskammiosolmukkeeseen, josta ne jatkavat yhtenäisessä kimpussa (Hisin kimpussa) eteisten ja kammioiden välillä olevan sidekudosseinän läpi eteenpäin, lopulta päätyen kammioiden seinämiin. Aktiopotentiaali hidastuu eteis-kammiovälissä olevassa sidekudoslevyssä, jotta eteiset ehtivät supistua ennen kammioita. Signaalin tulee puolestaan ehtiä joka puolelle kammioita lähes samanaikaisesti, jotta kammiot tyhjenisivät tehokkaasti. Tästä huolehtivat erityisen nopeasti impulsseja kuljettavat Purkinjen säikeet, jotka haarautuvat Hisin kimpusta ja päättyvät lopulta lihassolujen pintaan. Tätä järjestelmää kutsutaan impulssinjohtojärjestelmäksi. Se kuljettaa aktiopotentiaalit eteisiin ja kammioihin huomattavasti tavallista lihaskudosta nopeammin ja saa kammiolihaksen supistumaan lähes yhtäaikaisesti. Sydämen kärki supistuu kuitenkin hieman aiemmin, jotta veri virtaisi tehokkaammin kammioista valtimoihin.
Sydämessä voi esiintyä synnynnäisiä vikoja. Osa vioista on harmittomia, mutta useat viat vaativat hoitoa, tyypillisesti korjausleikkausta. Tyypillisiä synnynnäisiä sydänvikoja ovat valtasuonten transpositio, keuhkovaltimon ahtauma, Fallot’n tetralogia, kammioiden väliseinän aukko, eteisten väliseinän aukko, avoin valtimotiehyt ja aortan koarktaatio.
Ei-synnynnäisiä sydänsairauksia ovat esimerkiksi sydäninfarkti, sepelvaltimotauti, kardiomyopatia, läppäviat, sydänlihastulehdus, rytmihäiriö, sydämen vajaatoiminta ja sydämen patologinen hypertrofia.
Sydämeen voi myös ilmaantua kasvaimia, jotka yleensä ovat hyvänlaatuisia. Sydänsyöpä on äärimmäisen harvinainen sairaus. Muu syöpätauti, kuten lymfooma, melanooma tai sarkooma voi myös levitä sydämeen.
Yhdysvaltain terveysviranomainen, FDA, antoi luvan mekaanisen keino­sydämen myyntiin vuonna 2006. Sitä käytetään niiden potilaiden hoitamiseen, joille ei ole muuta hoitoa.