معلومة

39.1D: أنظمة الثدييات وآليات الحماية - علم الأحياء

39.1D: أنظمة الثدييات وآليات الحماية - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يوازن الجهاز التنفسي للثدييات الهواء في الجسم ، ويحمي من المواد الغريبة ، ويسمح بتبادل الغازات.

أهداف التعلم

  • اشرح كيفية مرور الهواء من البيئة الخارجية إلى الرئتين وحمايتها من الجسيمات

النقاط الرئيسية

  • يجب أن يمر الهواء الذي ينتقل من البيئة الخارجية إلى الجسم عبر تجويف الأنف حيث يتم تدفئته وترطيبه ومعاينته بحثًا عن الجسيمات.
  • عندما يخرج الهواء من التجويف الأنفي ، فإنه ينتقل إلى البلعوم والحنجرة والقصبة الهوائية والشعب الهوائية الأولية (الرئة اليمنى واليسرى) والشعب الهوائية الثانوية والثالثية والقصيبات ثم القصيبات التنفسية ثم القنوات السنخية ثم الأكياس السنخية حيث يحدث تبادل الغازات مع الشعيرات الدموية.
  • تسمح المكونات الموجودة في الجهاز التنفسي بالحماية من المواد الغريبة ؛ وتشمل هذه إنتاج المخاط في الرئتين والأهداب في الشعب الهوائية والقصيبات لنقل المادة خارج النظام.
  • مكونات في الجهاز التنفسي تسمح بالحماية من المواد الغريبة وتشمل إنتاج المخاط في الرئتين والأهداب في الشعب الهوائية والقصيبات.

الشروط الاساسية

  • الحويصلة الهوائية: كيس هواء صغير في الرئتين ، حيث يتم تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون مع الدم
  • ذو شعبتين: للتقسيم أو الشوكة إلى قناتين أو فرعين
  • القصبات الهوائية: إما مجرى هوائي ، وهما فرعان أساسيان للقصبة الهوائية ، ويؤديان مباشرة إلى الرئتين

الجهاز التنفسي للثدييات

في الثدييات ، تحدث التهوية الرئوية عن طريق الاستنشاق عندما يدخل الهواء الجسم عبر تجويف الأنف. يمر الهواء عبر تجويف الأنف ويتم تسخينه لدرجة حرارة الجسم وترطيبه. يتم تغليف الجهاز التنفسي بمخاط مرتفع في الماء لإغلاق الأنسجة من الاتصال المباشر بالهواء. عندما يعبر الهواء أسطح الأغشية المخاطية ، فإنه يلتقط الماء. يعمل هذا على موازنة الهواء في الجسم ، مما يقلل الضرر الذي يمكن أن يسببه الهواء البارد والجاف. يتم أيضًا إزالة الجسيمات الموجودة في الهواء في الممرات الأنفية. هذه العمليات كلها آليات وقائية تمنع تلف القصبة الهوائية والرئتين.

من تجويف الأنف ، يمر الهواء عبر البلعوم والحنجرة إلى القصبة الهوائية. وظيفة القصبة الهوائية هي توجيه الهواء المستنشق إلى الرئتين وهواء الزفير خارج الجسم. القصبة الهوائية البشرية ، وهي عبارة عن أسطوانة يبلغ طولها حوالي 10-12 سم وقطرها 2 سم توجد أمام المريء ، وتمتد من الحنجرة إلى تجويف الصدر. وهي مصنوعة من حلقات غير مكتملة من غضروف زجاجي وعضلات ملساء تنقسم إلى قصبتين رئيسيتين في منتصف الفخذ. تبطن القصبة الهوائية بخلايا كأس منتجة للمخاط وظهارة مهدبة تدفع الجزيئات الغريبة المحتجزة في المخاط نحو البلعوم. يوفر الغضروف القوة والدعم للقصبة الهوائية للحفاظ على الممر مفتوحًا. يمكن أن تنقبض العضلة الملساء ، مما يتسبب في انخفاض قطر القصبة الهوائية ، مما يدفع الهواء المنتهي إلى أعلى من الرئتين بقوة كبيرة. يساعد الزفير القسري على طرد المخاط عند السعال.

الرئتين: القصبات الهوائية والحويصلات الهوائية

تنقسم نهاية القصبة الهوائية إلى الرئتين اليمنى واليسرى ، وهما غير متطابقين. تحتوي الرئة اليمنى الأكبر على ثلاثة فصوص ، بينما تحتوي الرئة اليسرى الأصغر على فصين. الحجاب الحاجز العضلي ، الذي يسهل التنفس ، هو أدنى من الرئتين ، مما يشير إلى نهاية التجويف الصدري.

عندما يدخل الهواء إلى الرئتين ، يتم تحويله من خلال الشعب الهوائية بدءًا من القصبتين الرئيسيتين. تنقسم كل قصبة إلى قصبات ثانوية ، ثم إلى قصبات من الدرجة الثالثة ، والتي تنقسم أيضًا لتكوين شعيبات ذات قطر أصغر تنقسم وتنتشر عبر الرئة. تتكون القصبات من الغضاريف والعضلات الملساء. في القصيبات ، يتم استبدال الغضروف بألياف مرنة. يتم تعصب الشعب الهوائية بواسطة أعصاب كل من الجهاز العصبي السمبثاوي والجهاز السمبثاوي الذي يتحكم في تقلص العضلات أو استرخائها ، على التوالي. في البشر ، القصيبات التي يقل قطرها عن 0.5 مم هي القصيبات التنفسية. ولأنهم يفتقرون إلى الغضروف ، فإنهم يعتمدون على الهواء المستنشق لدعم شكلهم. مع انخفاض قطر الممرات ، تزداد الكمية النسبية للعضلات الملساء.

ثم تنقسم القصيبات الطرفية إلى قصيبات تنفسية تنقسم إلى قنوات سنخية. العديد من الحويصلات الهوائية (الغناء. الحويصلات الهوائية) والأكياس السنخية تحيط بالقنوات السنخية. وترتبط القنوات السنخية بنهاية كل قصبة. تنتهي كل قناة في حوالي 100 كيس سنخي. يحتوي كل كيس على 20-30 حويصلات بقطر 200-300 ميكرون. تتكون الحويصلات الهوائية من خلايا متني رقيقة الجدران على اتصال مباشر مع الشعيرات الدموية في الدورة الدموية. هذا يضمن أن الأكسجين سينتشر من الحويصلات الهوائية إلى الدم وأن ثاني أكسيد الكربون الذي تنتجه الخلايا كمنتج فضلات سينتشر من الدم إلى الحويصلات الهوائية ليتم الزفير. يؤكد الترتيب التشريحي للشعيرات الدموية والحويصلات الهوائية على العلاقة بين الجهاز التنفسي والدورة الدموية. نظرًا لوجود عدد كبير جدًا من الحويصلات (حوالي 300 مليون لكل رئة) داخل كل كيس سنخي والعديد من الأكياس في نهاية كل قناة سنخية ، فإن الرئتين لها قوام يشبه الإسفنج. تنتج هذه المنظمة مساحة كبيرة جدًا متاحة لتبادل الغازات.

آليات الحماية

يحتوي الهواء الذي تتنفسه الكائنات الحية على جسيمات مثل الغبار والأوساخ والجزيئات الفيروسية والبكتيريا التي يمكن أن تلحق الضرر بالرئتين. الجهاز التنفسي لديه آليات وقائية لتجنب الضرر. في تجويف الأنف ، يحبس الشعر والمخاط الجزيئات الصغيرة والفيروسات والبكتيريا والغبار والأوساخ لمنع دخولها. إذا تجاوزت الجسيمات الأنف أو دخلت عن طريق الفم ، فإن الشعب الهوائية والقصيبات تحتوي على العديد من الأجهزة الوقائية. تنتج الرئتان مخاطًا يحبس الجسيمات. تحتوي القصبات والشعيبات على أهداب ، وهي نتوءات صغيرة تشبه الشعر تبطن جدران القصبات والشعيبات. تقوم هذه الأهداب بنقل المخاط والجسيمات من الشعب الهوائية والشعيبات إلى الحلق حيث يتم ابتلاعها والتخلص منها عبر المريء.

في البشر ، يتسبب القطران والمواد الأخرى الموجودة في دخان السجائر في تدمير أو شل الأهداب ، مما يجعل إزالة الجزيئات أكثر صعوبة. بالإضافة إلى ذلك ، يتسبب التدخين في زيادة إفراز الرئتين للمخاط الذي لا تستطيع الأهداب التالفة تحريكه. يتسبب هذا في سعال مستمر ، حيث تحاول الرئتان التخلص من الجسيمات الدقيقة ، مما يجعل المدخنين أكثر عرضة للإصابة بأمراض الجهاز التنفسي.


أكتيفين أ في فسيولوجيا الثدييات

Activins هي بروتينات سكرية قاتمة تنتمي إلى عائلة بيتا لعامل النمو المحول وينتج عن تجميع وحدتين فرعيتين بيتا ، والتي يمكن أيضًا دمجها مع وحدات ألفا الفرعية لتكوين مثبطات. اكتُشِف أكتيفينز في عام 1986 بعد عزل المانع من السائل الجريبي للخنازير ، وتم وصفه بأنه هرمونات المبيض التي تحفز إفراز الهرمون المنبه للجريب (FSH) من الغدة النخامية. على وجه الخصوص ، تبين أن أكتيفين أ هو الشكل الإسوي ذو الأهمية الفسيولوجية الأكبر لدى البشر. يتجاوز الفهم الحالي لـ Activin A الجهاز التناسلي ويسمح بتصنيفه كهرمون وعامل نمو وسيتوكين. في أكثر من 30 عامًا من البحث المكثف ، تم توطين أكتيفين أ في الأعضاء التناسلية للإناث والذكور ولكن أيضًا في أعضاء وأنظمة أخرى متنوعة مثل الدماغ والكبد والرئة والعظام والأمعاء. علاوة على ذلك ، تشمل أدوارها التمايز الجنيني ، وغزو الأرومة الغاذية لجدار الرحم في بداية الحمل ، وحماية دماغ الجنين / حديثي الولادة في حالات نقص الأكسجين. من المعترف به الآن أن الإفراط في التعبير عن أكتيفين أ قد يكون إما مثبطًا للخلايا أو مسببًا للانقسام ، اعتمادًا على نوع الخلية ، مع آثار مهمة على بيولوجيا الورم. ينظم Activin A أيضًا تكوين العظام وتجديدها ، ويعزز التهاب المفاصل في التهاب المفاصل الروماتويدي ، ويطلق الآليات المسببة للأمراض في الجهاز التنفسي. في هذه المراجعة التي تبلغ مدتها 30 عامًا ، نقوم بتحليل الأدلة على الأدوار الفسيولوجية لـ Activin A والاستخدام المحتمل لمنبهات ومناهضات أكتيفين كعوامل علاجية.


البيولوجيا الكيميائية لمركبات كبريتيد الهيدروجين والأنواع ذات الصلة: الأدوار الممكنة في الحماية الخلوية وإشارات الأكسدة والاختزال

الدلالة: لمدة 20 عامًا ، كانت الإشارات الفسيولوجية المرتبطة بالتوليد الداخلي لكبريتيد الهيدروجين (H.2S) كانت ذات أهمية كبيرة. على الرغم من أهميتها المفترضة ، لم يتم توضيح الآليات البيوكيميائية المرتبطة بأعمالها. التطورات الحديثة: وجد مؤخرًا أن H2الأنواع المرتبطة بـ S أو المشتقة منتشرة بشكل كبير في أنظمة الثدييات وأن هذه الأنواع قد تكون مسؤولة عن بعض ، إن لم يكن معظم ، الإجراءات البيولوجية المنسوبة إلى H2S. أحد أكثر الأنواع انتشارًا وإثارة للاهتمام هو hydropersulfides (RSSH) ، والذي يمكن أن يكون موجودًا عند مستويات كبيرة. في الواقع ، يبدو أن H2ترتبط S و RSSH ارتباطًا وثيقًا بالنظم البيولوجية ومن المحتمل أن تكون شاملة بشكل متبادل.

القضايا الحرجة: حقيقة أن H.2توجد S و polysulfides مثل RSSH في وقت واحد مما يعني أن الإجراءات البيولوجية التي تم تعيينها مسبقًا لـ H2يمكن أن يكون S بدلاً من ذلك بسبب وجود RSSH (أو polysulfides الأخرى). وبالتالي ، يظل من الممكن أن تكون هيدروبير سلفيدات هي المؤثرات البيولوجية ، و H.2يخدم S ، إلى حد ما ، كعلامة لبيرسولفيد و polysulfides. ستعتمد معالجة هذا الاحتمال إلى حد كبير على كيمياء هذه الأنواع.

الاتجاهات المستقبلية: حاليًا ، من المعروف أن الكبريتيدات تمتلك خصائص كيميائية فريدة وجديدة قد تفسر انتشارها البيولوجي. ومع ذلك ، ستكون هناك حاجة إلى مزيد من العمل بشكل ملحوظ لتحديد الأدوار الفسيولوجية المحتملة لهذه الأنواع. علاوة على ذلك ، سيصبح فهم تنظيم تركيبها الحيوي وتدهورها موضوعات مهمة في تجميع بيولوجيتها معًا. مضادات الأكسدة. إشارة الأكسدة والاختزال. 00 ، 000-000.

الكلمات الدالة: كبريتيد الهيدروجين هيدروجين كبريتيد polysulfides ثيولات.


فساد بروتين مغلف SARS-CoV-2 لآليات الإشارات المتجانسة في خلايا الثدييات

أثناء الإصابة بـ SARS-CoV2 ، تنتج الخلايا المضيفة كميات كبيرة من بروتين الغلاف الفيروسي (Ep-CoV2). يتم إدخال Ep-CoV2 جزئيًا في غشاء الجزيئات الفيروسية الناشئة وفي الأغشية الخلوية. لتقليد التأثير الفيزيولوجي المرضي لجزء البروتين الخلوي ، تم الإفراط في التعبير عن Ep-CoV2 في خلايا الثدييات وتم رصد التأثيرات على معلمات الإشارة الرئيسية. من خلال تمييز البروتين الفلوري الأخضر (GFP) ، وجدنا أن بروتين Ep-CoV2 موجود في الغالب في الشبكة الإندوبلازمية مع كميات ضئيلة إضافية في غشاء البلازما. لاحظنا أن Ep-CoV2 من النوع البري ، وبدرجة أقل ، طفراته (N15A ، V25F) أفسدت بعضًا من أهم آليات الاستتباب في الخلايا. وقد لوحظ نفس الشيء مع مجالات الغشاء المعزولة للبروتين. يتداخل الارتفاع الذي يثيره Ep-CoV2 في Ca 2+ داخل الخلايا ودرجة الحموضة بالإضافة إلى إزالة الاستقطاب الغشائي الناتج عن وجود البروتين مع شلالات نقل الإشارات الرئيسية في الخلايا المضيفة. هذه الوظائف لـ Ep-CoV2 ، والتي من المحتمل أن تساهم في التسبب في حدوث البروتين الفيروسي ، تنتج عن نشاط القناة الأيونية للبروتين الفيروسي. يؤكد فحصان مستقلان ، إعادة تشكيل وظيفي لبروتين Ep-CoV2 في الأغشية الاصطناعية وإنقاذ طفرات الخميرة التي تعاني من نقص K + ، أن Ep-CoV2 يولد قناة توصيل كاتيونية ذات توصيل أحادي منخفض وانتقائية أيون معقدة. تشير البيانات المقدمة هنا إلى أن مثبطات وظيفة القناة المحددة لـ Ep-CoV2 يمكن أن توفر حماية للخلايا وتأثيرات فيروستاتة.


أنظمة الثدييات

في الثدييات ، تحدث التهوية الرئوية عن طريق الاستنشاق (التنفس). أثناء الاستنشاق ، يدخل الهواء إلى الجسم من خلال تجويف أنفي يقع داخل الأنف (الشكل 20.7). عندما يمر الهواء عبر تجويف الأنف ، يتم تسخين الهواء إلى درجة حرارة الجسم وترطيبه. يتم تغليف الجهاز التنفسي بالمخاط لعزل الأنسجة من الاتصال المباشر بالهواء. المخاط غني بالمياه. عندما يعبر الهواء هذه الأسطح من الأغشية المخاطية ، فإنه يلتقط الماء. تساعد هذه العمليات في موازنة الهواء مع ظروف الجسم ، مما يقلل من أي ضرر يمكن أن يسببه الهواء البارد والجاف. يتم إزالة الجسيمات التي تطفو في الهواء في الممرات الأنفية عن طريق المخاط والأهداب. تعتبر عمليات الاحترار والترطيب وإزالة الجزيئات آليات وقائية مهمة تمنع تلف القصبة الهوائية والرئتين. وبالتالي ، فإن الاستنشاق يخدم عدة أغراض بالإضافة إلى إدخال الأكسجين إلى الجهاز التنفسي.

الشكل 20.7. يدخل الهواء إلى الجهاز التنفسي من خلال التجويف الأنفي والبلعوم ، ثم يمر عبر القصبة الهوائية إلى القصبات الهوائية ، التي تجلب الهواء إلى الرئتين. (الائتمان: تعديل العمل بواسطة NCI)

أي من العبارات التالية خاطئة عن الجهاز التنفسي للثدييات؟

  1. عندما نتنفس ، ينتقل الهواء من البلعوم إلى القصبة الهوائية.
  2. تتفرع القصيبات إلى قصبات.
  3. تتصل القنوات السنخية بالحويصلات السنخية.
  4. يحدث تبادل الغازات بين الرئة والدم في الحويصلات الهوائية.

من تجويف الأنف ، يمر الهواء عبر البلعوم (الحلق) و الحنجرة (صندوق الصوت) ، حيث يشق طريقه إلى ةقصبة الهوائية (الشكل 20.7). وتتمثل الوظيفة الرئيسية للقصبة الهوائية في تحويل الهواء المستنشق إلى الرئتين وهواء الزفير للخروج من الجسم. القصبة الهوائية البشرية عبارة عن أسطوانة يبلغ طولها حوالي 10 إلى 12 سم وقطرها 2 سم وتقع أمام المريء وتمتد من الحنجرة إلى تجويف الصدر حيث تنقسم إلى قصبتين أساسيتين في منتصف الفخذ. وهي مصنوعة من حلقات غير مكتملة من غضروف زجاجي وعضلات ملساء (الشكل 20.8). تبطن القصبة الهوائية بخلايا كأس منتجة للمخاط وظهارة مهدبة. تدفع الأهداب الجزيئات الغريبة المحاصرة في المخاط نحو البلعوم. يوفر الغضروف القوة والدعم للقصبة الهوائية للحفاظ على الممر مفتوحًا. يمكن أن تنقبض العضلة الملساء ، مما يقلل قطر القصبة الهوائية ، مما يتسبب في اندفاع الهواء المنتهي إلى الأعلى من الرئتين بقوة كبيرة. يساعد الزفير القسري على طرد المخاط عند السعال. يمكن أن تنقبض العضلات الملساء أو تسترخي ، اعتمادًا على المنبهات من البيئة الخارجية أو الجهاز العصبي للجسم.

الشكل 20.8.
تتكون القصبة الهوائية والشعب الهوائية من حلقات غضروفية غير مكتملة. (الائتمان: تعديل العمل بواسطة تشريح Gray & # 8217s)


الملخص

مثيلة الحمض النووي هي من بين أفضل التعديلات التي تمت دراستها في الوراثة اللاجينية وهي ضرورية لتطور الثدييات. على الرغم من أن حالة المثيلة لمعظم ثنائي النوكليوتيدات CpG في الجينوم تنتشر بثبات من خلال الانقسام ، فقد حددت التحسينات على طرق قياس المثيلة العديد من المناطق التي يتم تنظيمها ديناميكيًا. في هذه المراجعة ، نناقش المفاهيم الأساسية في وظيفة مثيلة الحمض النووي في الثدييات ، الناشئة عن أكثر من عقدين من البحث ، بما في ذلك العديد من الدراسات الحديثة التي أوضحت متى وأين يكون لمثيلة الحمض النووي دور تنظيمي في الجينوم. نقوم بتضمين رؤى من التطور المبكر ، والخلايا الجذعية الجنينية والأنساب البالغة ، وخاصة تكوين الدم ، لتسليط الضوء على السمات العامة لهذا التعديل لأنه يشارك في كل من التنظيم الوراثي اللاجيني العالمي والمحلي.


محتويات

توصيات الكالسيوم اليومية المعدلة حسب العمر (من RDAs معهد الطب الأمريكي) [5]
سن الكالسيوم (ملغ / يوم)
1-3 سنوات 700
4-8 سنوات 1000
9-18 سنة 1300
19-50 سنة 1000
& GT51 سنة 1000
حمل 1000
الرضاعة 1000

تعديل التوصيات الغذائية

أنشأ المعهد الأمريكي للطب (IOM) المخصصات الغذائية الموصى بها (RDAs) للكالسيوم في عام 1997 وقام بتحديث هذه القيم في عام 2011. [5] انظر الجدول. تستخدم هيئة سلامة الأغذية الأوروبية (EFSA) مصطلح المدخول المرجعي للسكان (PRIs) بدلاً من RDAs وتعيين أرقامًا مختلفة قليلاً: من 4-10 800 مجم ، والأعمار من 11 إلى 17 1150 مجم ، والأعمار من 18 إلى 24 1000 مجم ، و GT25 عامًا 950 مجم. [7]

بسبب المخاوف من الآثار الجانبية السلبية طويلة المدى مثل تكلس الشرايين وحصى الكلى ، حددت كل من المنظمة الدولية للهجرة والهيئة الأوروبية لسلامة الأغذية مستويات المدخول العليا (ULs) للجمع بين الكالسيوم الغذائي والتكميلي. من المنظمة الدولية للهجرة ، ليس من المفترض أن يتجاوز الأشخاص الذين تتراوح أعمارهم بين 9 و 18 عامًا 3000 مجم / يوم للأعمار من 19 إلى 50 عامًا ولا يتجاوز 2500 مجم / يوم للأعمار من 51 عامًا فما فوق ، ولا يتجاوز 2000 مجم / يوم. [8] حددت EFSA UL عند 2500 مجم / يوم للبالغين ولكنها قررت أن المعلومات الخاصة بالأطفال والمراهقين لم تكن كافية لتحديد ULs. [9]

لأغراض وضع العلامات الغذائية والمكملات الغذائية في الولايات المتحدة ، يتم التعبير عن الكمية في الوجبة كنسبة مئوية من القيمة اليومية (٪ DV). لأغراض وضع العلامات على الكالسيوم ، كان 100٪ من القيمة اليومية 1000 مجم ، ولكن اعتبارًا من 27 مايو 2016 ، تمت مراجعته إلى 1300 مجم لجعله متوافقًا مع قانون التمييز العنصري. [10] [11] كان الالتزام بلوائح الملصقات المحدثة مطلوبًا بحلول 1 يناير 2020 للمصنعين الذين تبلغ مبيعاتهم السنوية من المواد الغذائية 10 ملايين دولار أمريكي أو أكثر ، وبحلول 1 يناير 2021 للمصنعين الذين تقل مبيعاتهم الغذائية. [12] [13] يتم توفير جدول بالقيم اليومية القديمة والجديدة للبالغين في المرجع اليومي المدخول.

تحرير المطالبات الصحية

على الرغم من أنه كقاعدة عامة ، لا يُسمح بوضع العلامات على المكملات الغذائية وتسويقها بتقديم مطالبات للوقاية من الأمراض أو العلاج ، إلا أن إدارة الغذاء والدواء الأمريكية قد قامت بمراجعة العلم لبعض الأطعمة والمكملات الغذائية ، وخلصت إلى وجود اتفاق علمي كبير ، ونشرت على وجه التحديد ادعاءات صحية مسموح بها. . تم تعديل الحكم الأولي الذي يسمح بالمطالبة الصحية بمكملات الكالسيوم الغذائية وهشاشة العظام لاحقًا ليشمل مكملات الكالسيوم وفيتامين د ، اعتبارًا من 1 يناير 2010. وترد أدناه أمثلة على الصياغة المسموح بها. من أجل التأهل للمطالبة الصحية بالكالسيوم ، تحتوي المكملات الغذائية بشكل كبير على 20٪ على الأقل من المدخول الغذائي المرجعي ، والذي يعني بالنسبة للكالسيوم 260 مجم / حصة على الأقل. [14]

  • "الكالسيوم الكافي طوال الحياة ، كجزء من نظام غذائي متوازن ، قد يقلل من خطر الإصابة بهشاشة العظام."
  • "الكالسيوم الكافي كجزء من نظام غذائي صحي ، جنبًا إلى جنب مع النشاط البدني ، قد يقلل من خطر الإصابة بهشاشة العظام في وقت لاحق من الحياة."
  • "الكالسيوم وفيتامين د المناسبين طوال الحياة ، كجزء من نظام غذائي متوازن ، قد يقلل من خطر الإصابة بهشاشة العظام."
  • "إن تناول كمية كافية من الكالسيوم وفيتامين د كجزء من نظام غذائي صحي ، إلى جانب النشاط البدني ، قد يقلل من خطر الإصابة بهشاشة العظام في وقت لاحق من الحياة."

في عام 2005 وافقت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على مطالبة صحية مؤهلة للكالسيوم وارتفاع ضغط الدم ، مع الصياغة المقترحة "تشير بعض الأدلة العلمية إلى أن مكملات الكالسيوم قد تقلل من خطر ارتفاع ضغط الدم. ومع ذلك ، قررت إدارة الغذاء والدواء أن الأدلة غير متسقة وليست قاطعة." واعتبر الدليل على ارتفاع ضغط الدم الناجم عن الحمل وتسمم الحمل غير حاسم. [15] في نفس العام وافقت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على QHC للكالسيوم وسرطان القولون ، مع الصياغة المقترحة "تشير بعض الأدلة إلى أن مكملات الكالسيوم قد تقلل من خطر الإصابة بسرطان القولون / المستقيم ، ومع ذلك ، قررت إدارة الغذاء والدواء أن هذا الدليل محدود وغير قاطع . " تعتبر الأدلة على سرطان الثدي وسرطان البروستاتا غير حاسمة. [16] تم رفض مقترحات QHCs للكالسيوم كحماية ضد حصوات الكلى أو ضد اضطرابات الدورة الشهرية أو الألم. [17] [18]

خلصت هيئة سلامة الغذاء الأوروبية (EFSA) إلى أن "الكالسيوم يساهم في التطور الطبيعي للعظام". [19] رفضت الهيئة العامة للرقابة المالية الادعاء بوجود علاقة السبب والنتيجة بين المدخول الغذائي من الكالسيوم والبوتاسيوم والحفاظ على التوازن الطبيعي الحمضي القاعدي. [20] كما رفضت الهيئة العامة للرقابة المالية المطالبات المتعلقة بالكالسيوم والأظافر والشعر والدهون في الدم ومتلازمة ما قبل الحيض والحفاظ على وزن الجسم. [21]

تحرير مصادر الغذاء

يحتوي موقع الويب الخاص بوزارة الزراعة الأمريكية (USDA) على جدول كامل جدًا يمكن البحث فيه عن محتوى الكالسيوم (بالملليغرام) في الأطعمة ، وفقًا للقياسات الشائعة مثل 100 جرام أو لكل وجبة عادية. [22] [23]

الغذاء والكالسيوم لكل 100 جرام
بارميزان (جبن) = 1140 مجم
مسحوق الحليب = 909 مجم
جبن الماعز الصلب = 895 مجم
جبنة شيدر = 720 مجم
معجون الطحينة = 427 مجم
- دبس السكر = 273 مجم
لوز = 234 مجم
الكرنب الأخضر = 232 مجم
اللفت = 150 مجم
حليب الماعز = 134 مجم
بذور السمسم (منزوعة القشر) = 125 مجم
حليب بقري خالي الدسم = 122 مجم
زبادي كامل الدسم = 121 مجم
الغذاء والكالسيوم لكل 100 جرام
بندق = 114 مجم
التوفو الطري = 114 مجم
بنجر الخضر = 114 مجم
سبانخ = 99 مجم
ريكوتا (جبن لبن خالي الدسم) = 90 مجم
العدس = 79 ملغ
حمص = 53 مجم
بيض مسلوق = 50 مجم
برتقال = 40 مجم
لبن بشري = 33 مجم
أرز أبيض طويل الحبة = 19 مجم
لحم بقري = 12 مجم
سمك القد = 11 مجم

القياس في الدم

يمكن قياس كمية الكالسيوم في الدم (بشكل أكثر تحديدًا ، في بلازما الدم) على أنها إجمالي الكالسيوم، والتي تشمل الكالسيوم المرتبط بالبروتين والحر. فى المقابل، الكالسيوم المتأين هو مقياس للكالسيوم الحر. يسمى المستوى المرتفع بشكل غير طبيعي من الكالسيوم في البلازما فرط كالسيوم الدم والمستوى المنخفض بشكل غير طبيعي يسمى نقص كلس الدم ، مع "غير طبيعي" يشير بشكل عام إلى مستويات خارج النطاق المرجعي.

النطاقات المرجعية لاختبارات الدم للكالسيوم
استهداف الحد الأدنى الحد الأعلى وحدة
الكالسيوم المؤين 1.03, [24] 1.10 [25] 1.23, [24] 1.30 [25] مليمول / لتر
4.1, [26] 4.4 [26] 4.9, [26] 5.2 [26] ملغ / ديسيلتر
إجمالي الكالسيوم 2.1, [27] [28] 2.2 [25] 2.5, [25] [28] 2.6, [28] 2.8 [27] مليمول / لتر
8.4, [27] 8.5 [29] 10.2, [27] 10.5 [29] ملغ / ديسيلتر

الطرق الرئيسية لقياس الكالسيوم في الدم هي: [30]

  • طريقة O-Cresolphalein Complexone من عيوب هذه الطريقة أن الطبيعة المتقلبة لـ 2-amino-2-methyl-1-propanol المستخدمة في هذه الطريقة تجعل من الضروري معايرة الطريقة كل بضع ساعات في إعداد المختبر السريري.
  • طريقة Arsenazo III هذه الطريقة أكثر قوة ، لكن الزرنيخ الموجود في الكاشف يشكل خطراً على الصحة.

يمكن قياس الكمية الإجمالية لـ Ca 2+ الموجودة في الأنسجة باستخدام التحليل الطيفي للامتصاص الذري ، حيث يتم تبخير الأنسجة وحرقها. لقياس تركيز Ca 2+ أو التوزيع المكاني داخل سيتوبلازم الخلية في الجسم الحي أو في المختبر، يمكن استخدام مجموعة من مراسلي الفلورسنت. وتشمل هذه الأصباغ الفلورية النفاذة للخلية والمرتبطة بالكالسيوم مثل Fura-2 أو البديل المعدل وراثيًا من البروتين الفلوري الأخضر (GFP) المسمى Cameleon.

تحرير الكالسيوم المصحح

نظرًا لأن الوصول إلى الكالسيوم المتأين لا يتوفر دائمًا ، يمكن استخدام الكالسيوم المصحح بدلاً من ذلك. لحساب الكالسيوم المصحح في مليمول / لتر ، يأخذ المرء إجمالي الكالسيوم في مليمول / لتر ويضيفه إلى ((40 ناقص ألبومين المصل بالجرام / لتر) مضروبًا في 0.02). [31] ومع ذلك ، هناك جدل حول فائدة الكالسيوم المصحح لأنه قد لا يكون أفضل من الكالسيوم الكلي. [32] قد يكون من المفيد تصحيح إجمالي الكالسيوم لكل من الألبومين وفجوة الأنيون. [33]

تحرير الفقاريات

في الفقاريات ، تعتبر أيونات الكالسيوم ، مثل العديد من الأيونات الأخرى ، ذات أهمية حيوية للعديد من العمليات الفسيولوجية بحيث يتم الحفاظ على تركيزها ضمن حدود معينة لضمان التوازن الكافي. يتضح هذا من خلال الكالسيوم البلازمي البشري ، وهو أحد أكثر المتغيرات الفسيولوجية تنظيمًا في جسم الإنسان. تختلف مستويات البلازما الطبيعية بين 1 و 2٪ في أي وقت. يدور ما يقرب من نصف الكالسيوم المتأين في شكله غير المرتبط ، بينما النصف الآخر معقد ببروتينات البلازما مثل الألبومين ، بالإضافة إلى الأنيونات بما في ذلك البيكربونات ، والسيترات ، والفوسفات ، والكبريتات. [34]

تحتوي الأنسجة المختلفة على الكالسيوم بتركيزات مختلفة. على سبيل المثال ، Ca 2+ (معظمها فوسفات الكالسيوم وبعض كبريتات الكالسيوم) هو العنصر الأكثر أهمية (وتحديدًا) في العظام والغضاريف المتكلسة. في البشر ، يوجد محتوى الجسم الكلي من الكالسيوم في الغالب على شكل معادن العظام (حوالي 99٪). في هذه الحالة ، لا يتوفر إلى حد كبير للتبادل / التوافر البيولوجي. طريقة التغلب على هذا هي من خلال عملية ارتشاف العظم ، حيث يتم تحرير الكالسيوم في مجرى الدم من خلال عمل ناقضات العظم. ما تبقى من الكالسيوم موجود داخل السوائل خارج الخلوية وداخل الخلايا.

داخل الخلية النموذجية ، يكون تركيز الكالسيوم المتأين داخل الخلايا حوالي 100 نانومتر ، ولكنه عرضة للزيادات من 10 إلى 100 ضعف خلال الوظائف الخلوية المختلفة. يتم الاحتفاظ بمستوى الكالسيوم داخل الخلايا منخفضًا نسبيًا فيما يتعلق بالسائل خارج الخلية ، بمقدار تقريبي يبلغ 12000 ضعف. يتم الحفاظ على هذا التدرج من خلال العديد من مضخات الكالسيوم الغشائية البلازمية التي تستخدم ATP للحصول على الطاقة ، بالإضافة إلى تخزين كبير داخل الأجزاء داخل الخلايا. في الخلايا القابلة للاستثارة كهربائياً ، مثل عضلات الهيكل العظمي والقلب والخلايا العصبية ، يؤدي إزالة الاستقطاب من الغشاء إلى Ca 2+ عابر مع تركيز Ca 2+ العصاري الخلوي يصل إلى حوالي 1 ميكرومتر. [36] الميتوكوندريا قادرة على عزل وتخزين بعض من الكالسيوم 2+. تشير التقديرات إلى أن تركيز الكالسيوم الخالي من مادة الميتوكوندريا يرتفع إلى عشرات المستويات الميكرومولارية فى الموقع خلال نشاط الخلايا العصبية. [37]

تحرير التأثيرات

تأثيرات الكالسيوم على الخلايا البشرية محددة ، مما يعني أن أنواعًا مختلفة من الخلايا تستجيب بطرق مختلفة. ومع ذلك ، في ظروف معينة ، قد يكون عملها أكثر عمومية. تعتبر Ca 2+ أيونات واحدة من أكثر وسائل الإرسال الثانية انتشارًا المستخدمة في نقل الإشارة. يدخلون إلى السيتوبلازم إما من خارج الخلية عبر غشاء الخلية عبر قنوات الكالسيوم (مثل البروتينات المرتبطة بالكالسيوم أو قنوات الكالسيوم ذات الجهد الكهربائي) ، أو من بعض مخازن الكالسيوم الداخلية مثل الشبكة الإندوبلازمية [3] والميتوكوندريا . يتم تنظيم مستويات الكالسيوم داخل الخلايا عن طريق نقل البروتينات التي تزيله من الخلية. على سبيل المثال ، يستخدم مبادل الصوديوم والكالسيوم الطاقة من التدرج الكهروكيميائي للصوديوم عن طريق اقتران تدفق الصوديوم إلى الخلية (وانخفاض تدرج تركيزه) مع نقل الكالسيوم خارج الخلية. بالإضافة إلى ذلك ، يحصل غشاء البلازما Ca 2+ ATPase (PMCA) على الطاقة لضخ الكالسيوم خارج الخلية عن طريق التحلل المائي للأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP). في الخلايا العصبية ، تعتبر القنوات الأيونية الانتقائية المعتمدة على الجهد والكالسيوم مهمة للانتقال المتشابك من خلال إطلاق الناقلات العصبية في الشق المشبكي عن طريق اندماج الحويصلة للحويصلات المتشابكة.

تم العثور على وظيفة الكالسيوم في تقلص العضلات في وقت مبكر من عام 1882 بواسطة رينجر. كان من المفترض أن تكشف التحقيقات اللاحقة عن دورها كرسول بعد حوالي قرن من الزمان. نظرًا لأن عملها مترابط مع cAMP ، يطلق عليهم اسم الرسل المتزامن. يمكن أن يرتبط الكالسيوم بالعديد من البروتينات المختلفة المعدلة للكالسيوم مثل تروبونين-سي (أول بروتين يتم تحديده) وكالودولين ، وهي بروتينات ضرورية لتعزيز تقلص العضلات.

في الخلايا البطانية التي تبطن الأوعية الدموية من الداخل ، يمكن لأيونات Ca 2+ تنظيم العديد من مسارات الإشارات التي تتسبب في استرخاء العضلات الملساء المحيطة بالأوعية الدموية. [ بحاجة لمصدر ] تتضمن بعض هذه المسارات التي تنشط Ca 2+ تحفيز eNOS لإنتاج أكسيد النيتريك ، بالإضافة إلى تحفيز Kكاليفورنيا قنوات لتدفق K + وتسبب فرط استقطاب غشاء الخلية. يتسبب كل من أكسيد النيتريك وفرط الاستقطاب في استرخاء العضلات الملساء من أجل تنظيم كمية التوتر في الأوعية الدموية. [38] ومع ذلك ، يمكن أن يؤدي الخلل الوظيفي داخل مسارات تنشيط الكالسيوم 2+ إلى زيادة النغمة الناتجة عن تقلص العضلات الملساء غير المنظم. يمكن ملاحظة هذا النوع من الخلل الوظيفي في أمراض القلب والأوعية الدموية وارتفاع ضغط الدم والسكري. [39]

يلعب تنسيق الكالسيوم دورًا مهمًا في تحديد بنية ووظيفة البروتينات. مثال على البروتين مع تنسيق الكالسيوم هو عامل فون ويلبراند (vWF) الذي يلعب دورًا أساسيًا في عملية تكوين الجلطة الدموية. تم اكتشافه باستخدام قياس ملقط بصري أحادي الجزيء أن vWF المرتبط بالكالسيوم يعمل كمستشعر لقوة القص في الدم. تؤدي قوة القص إلى الكشف عن المجال A2 من vWF الذي يتم تحسين معدل انعكاسه بشكل كبير في وجود الكالسيوم. [40]

تعديل التكيف

ينظم تدفق أيون Ca 2+ العديد من أنظمة المراسلة الثانوية في التكيف العصبي للنظام البصري والسمعي والشمي. غالبًا ما يكون مرتبطًا بالكالودولين كما هو الحال في نظام حاسة الشم إما لتعزيز أو كبت قنوات الكاتيون. [41] في أحيان أخرى ، يمكن أن يؤدي تغيير مستوى الكالسيوم في الواقع إلى إطلاق إنزيم جوانليل من التثبيط ، كما هو الحال في نظام الاستقبال الضوئي. [42] يمكن لأيون الكالسيوم 2+ تحديد سرعة التكيف في الجهاز العصبي اعتمادًا على المستقبلات والبروتينات التي لها تقارب متنوع للكشف عن مستويات الكالسيوم لفتح أو إغلاق القنوات بتركيز عالٍ وتركيز منخفض من الكالسيوم في الخلية عند هذا الوقت. [43]

الآثار السلبية وعلم الأمراض

قد يؤدي الانخفاض الكبير في تراكيز أيونات الكالسيوم 2+ خارج الخلية إلى حالة تعرف باسم تكزز نقص كالسيوم الدم ، والتي تتميز بتفريغ الخلايا العصبية الحركية التلقائية. بالإضافة إلى ذلك ، سيبدأ نقص كالسيوم الدم الحاد في التأثير على جوانب تخثر الدم ونقل الإشارات.

يمكن لأيونات Ca 2+ إتلاف الخلايا إذا دخلت بأعداد مفرطة (على سبيل المثال ، في حالة الإثارة ، أو الإثارة المفرطة للدوائر العصبية ، والتي يمكن أن تحدث في الأمراض التنكسية العصبية ، أو بعد الإهانات مثل صدمة الدماغ أو السكتة الدماغية). قد يؤدي الدخول المفرط للكالسيوم إلى الخلية إلى إتلافها أو حتى تسببها في موت الخلايا المبرمج أو الموت بسبب النخر. يعمل الكالسيوم أيضًا كأحد المنظمين الأساسيين للإجهاد التناضحي (الصدمة التناضحية). يرتبط ارتفاع الكالسيوم في البلازما بشكل مزمن (فرط كالسيوم الدم) باضطراب نظم القلب وانخفاض استثارة الجهاز العصبي العضلي. أحد أسباب فرط كالسيوم الدم هو حالة تعرف باسم فرط نشاط جارات الدرق.

تحرير اللافقاريات

تستخدم بعض اللافقاريات مركبات الكالسيوم لبناء هيكلها الخارجي (الأصداف والدرعيات) أو الهيكل الداخلي (ألواح شوكيات الجلد والشويكات الكلسية البوريفيرية).

Stomata إغلاق تحرير

عندما يرسل حمض الأبسيسيك إشارات إلى الخلايا الحامية ، تدخل أيونات الكالسيوم 2+ الحرة إلى العصارة الخلوية من خارج الخلية والمخازن الداخلية ، مما يعكس تدرج التركيز بحيث تبدأ أيونات K + بالخروج من الخلية. يؤدي فقدان المواد المذابة إلى ارتخاء الخلية وإغلاق مسام الفم.

تحرير الانقسام الخلوي

الكالسيوم هو أيون ضروري في تكوين المغزل الانقسامي. بدون المغزل الانقسامي ، لا يمكن أن يحدث الانقسام الخلوي. على الرغم من احتياج الأوراق الصغيرة للكالسيوم بشكل أكبر ، إلا أن الأوراق القديمة تحتوي على كميات أعلى من الكالسيوم لأن الكالسيوم غير متحرك نسبيًا عبر النبات. لا يتم نقله عبر اللحاء لأنه يمكن أن يرتبط بأيونات المغذيات الأخرى ويترسب من المحاليل السائلة.

الأدوار الهيكلية تحرير

تعتبر أيونات الكالسيوم 2+ مكونًا أساسيًا لجدران الخلايا النباتية وأغشية الخلايا ، وتستخدم ككاتيونات لموازنة الأنيونات العضوية في فجوة النبات. [46] تركيز الكالسيوم 2+ للفجوة قد يصل إلى مستويات الملي مولار. يحدث الاستخدام الأكثر لفتًا للانتباه لـ Ca 2+ أيونات كعنصر هيكلي في الطحالب في coccolithophores البحرية ، التي تستخدم Ca 2+ لتشكيل ألواح كربونات الكالسيوم ، التي يتم تغطيتها بها.

الكالسيوم ضروري لتكوين البكتين في الصفيحة الوسطى للخلايا المشكلة حديثًا.

الكالسيوم ضروري لتحقيق الاستقرار في نفاذية أغشية الخلايا. بدون الكالسيوم ، تكون جدران الخلايا غير قادرة على الاستقرار والاحتفاظ بمحتوياتها. هذا مهم بشكل خاص في تطوير الفاكهة. بدون الكالسيوم ، تكون جدران الخلايا ضعيفة وغير قادرة على الاحتفاظ بمحتويات الفاكهة.

تتراكم بعض النباتات الكالسيوم في أنسجتها ، مما يجعلها أكثر صلابة. يتم تخزين الكالسيوم على شكل بلورات Ca-oxalate في البلاستيدات.

تحرير إشارات الخلية

عادة ما يتم الاحتفاظ بأيونات الكالسيوم 2+ بمستويات نانومولار في العصارة الخلوية للخلايا النباتية ، وتعمل في عدد من مسارات نقل الإشارة كرسل ثانٍ.


مختبرات Fornace

تخضع الخلايا لأشكال عديدة من الإجهاد ، كل شيء من الإشعاع المؤين إلى حروق الشمس إلى عدد لا يحصى من العوامل الكيميائية. عندما تحدث مثل هذه الإصابات ، يتم تنشيط الآليات الخلوية الواقية. يركز مختبر Fornace على استجابات إجهاد الثدييات والشبكة المعقدة من إشارات الأحداث التي يمكن أن تحدث بعد الإجهاد. تضمنت الأبحاث في مختبرنا اكتشاف مجموعة جينات gadd من الجينات المسببة لتوقف النمو وتلف الحمض النووي بما في ذلك GADD45A الذي كان أول جين إجهاد منظم p53 يتم تحديده ، وتوضيح بعض مسارات الإشارات المشاركة في التحكم في دورة الخلية ، قمع الورم ، وموت الخلايا المبرمج. أظهر مختبرنا أيضًا وجود صلة بين مسار p53 وإشارات كيناز p38 MAP. هذه المسارات هي مكونات مهمة للشبكة المعقدة التي تضم مثبط الورم وبروتينات الاستجابة للإجهاد ، والتي تحافظ على التوازن والتي تعاني من خلل وظيفي في السرطان. لقد ساهم المختبر في فهمنا للأدوار الرئيسية لهذه المسارات وغيرها من مسارات إشارات الإجهاد في الوقاية من السرطان ، بالإضافة إلى اضطراباتها التي تساهم في تطور الورم. كانت مجموعة Fornace رائدة في استخدام علم الترانسكريبتوميكس ، ونهج الأيض مؤخرًا ، لتطبيقات إشارات الإجهاد ذات الصلة بعلم السموم الجزيئي ، وعلم الأورام ، والبيولوجيا الإشعاعية ، واستجابات الإصابات الأخرى. تم تطوير مناهج بيولوجيا النظام ولا يزال يتم تطويرها لدراسة تحويل الإشارات والاضطرابات الناجمة عن الإصابة والمرض. من خلال فهم الاستجابة على مستوى الجينوم لضغوط مثل الإشعاع والمواد السامة الكيميائية ، فإن الهدف المهم هو تطوير مؤشرات حيوية بشرية للتعرض والمرض.

يوجد حاليًا العديد من مجالات البحث النشط في المختبر. فيما يتعلق بأبحاث السرطان ، هناك جهد كبير لفهم آثار الإشعاع ، وخاصة إشعاع الفضاء ، على تطور سرطان الجهاز الهضمي. يتم دعم الكثير من هذه الدراسات من قبل أ مركز ناسا التخصصي للأبحاث (NSCOR) بقيادة د. فورناس. تتم دراسة تأثير محاكيات الإستروجين (المواد المسببة لاضطرابات الغدد الصماء) باستخدام نهج بيولوجيا الأنظمة في برنامج متعدد المؤسسات يدعمه المعهد الوطني للصحة والسلامة المهنية (NIEHS) ، وهذه الدراسات ذات الصلة بسرطان الثدي. مجال الاهتمام المستمر هو الأدوار الخاصة بإشارات p38 MAP kinase بعد الضغوط مثل الإشعاع المؤين والإشعاع فوق البنفسجي. يتضمن ذلك دراسات عن فوسفاتيز Wip1 الذي يمكن أن يعمل كجينات سرطانية عن طريق منع مجموعة متنوعة من مسارات مثبط الورم بما في ذلك p53 و p38 MAP kinase و ATM وغيرها. تشمل دراسات Wip1 دوره في سرطان الجهاز الهضمي والجلد. مجال عام آخر للبحث هو استخدام الأيض ونهج أنظمة أخرى لتقييم استجابات الإصابة للضغوط مثل الإشعاع المؤين والعوامل الكيميائية. بدعم من مراكز NIAID للتدابير الطبية المضادة للإشعاع (CMCR) ، مختبرنا هو جزء من برنامج متعدد المؤسسات للتطوير المؤشرات الحيوية for radiation exposures, such as would occur during a radiologic and nuclear event.

Dr. Fornace , a tenured professor in the departments of الكيمياء الحيوية , علم الأورام ، و Radiation Medicine and the first recipient of the Molecular Cancer Research Chair, was recruited to Georgetown in 2006 from the Harvard School of Public Health, where he was the director of the John B. Little Center for the Radiation Sciences and Environmental Health, as well as a member of the Dana-Farber/Harvard Cancer Center and the Harvard NIEHS Center for Environmental Health. Earlier he led the Gene Response Section at National Cancer Institute at the NIH in Bethesda, MD. He is an internationally recognized expert in stress-signaling mechanisms.



The Cardiac Cycle

The cardiac cycle uses mechanical actions and electrical signals to push blood in and out of the heart.

أهداف التعلم

Summarize the caridac cycle and explain the role of the SA node and the AV node in regulating the its rhythm

الماخذ الرئيسية

النقاط الرئيسية

  • During the cardiac cycle, the heart contracts via systole, pushing blood out of the heart, and relaxes via diastole, filling the heart with blood.
  • Cardiomyocytes, or cardiac cells, are striated and are responsible for the pumping of the heart they are the only muscle cells with intercalated disks.
  • The heart’s internal pacemaker regulates and times the beating of the heart via electrical signals.
  • Electrical signals start at the SA node, causing atria contraction, and then move on to AV node, delaying electrical impulses to allow blood from the atrium to fill the ventricles.
  • Signals move from the AV node to the bundle of His and then to the Prukinje fibers, which then allows the ventricles to contract.

الشروط الاساسية

  • bundle of His: specialized heart muscle cells that transmit electrical impulses from the AV node in the heart to the muscle cells of the heart wall, which contract in response producing the heart beat
  • sinoatrial (SA) node: impulse-generating (pacemaker) tissue located in the right atrium of the heart, and thus the generator of normal sinus rhythm
  • انبساط: relaxation and dilation of the heart chambers, between contractions, during which they fill with blood
  • انقباض: rhythmic contraction of the heart, by which blood is driven through the arteries
  • atrioventricular (AV) node: part of the electrical control system of the heart that coordinates the top of the heart electrically connects atrial and ventricular chambers

The Cardiac Cycle

The main purpose of the heart is to pump blood through the body it does so in a repeating sequence called the cardiac cycle. The cardiac cycle is the coordination of the filling and emptying of blood by electrical signals that cause the heart muscles to contract and relax. The human heart beats over 100,000 times per day. In each cardiac cycle, the heart contracts (systole), pushing out the blood and pumping it through the body. This is followed by a relaxation phase (diastole), where the heart fills with blood. The atria contract at the same time, forcing blood through the atrioventricular valves into the ventricles. Closing of the atrioventricular valves produces a monosyllabic “lup” sound. Following a brief delay, the ventricles contract at the same time forcing blood through the semilunar valves into the aorta and the pulmonary artery (which transports blood to the lungs). Closing of the semilunar valves produces a monosyllabic “dup” sound.

Diastole and systole: (a) During cardiac diastole, the heart muscle is relaxed and blood flows into the heart. (b) During atrial systole, the atria contract, pushing blood into the ventricles. (c) During atrial diastole, the ventricles contract, forcing blood out of the heart.

The pumping of the heart is a function of the cardiac muscle cells, or cardiomyocytes, that comprise the heart muscle. Cardiomyocytes are distinctive muscle cells that are striated like skeletal muscle, but pump rhythmically and involuntarily like smooth muscle they are connected by intercalated disks exclusive to cardiac muscle. Cardiomyocytes are self-stimulated for a period of time isolated cardiomyocytes will beat if given the correct balance of nutrients and electrolytes.

Cardiomyocytes: Cardiomyocytes are striated muscle cells found in cardiac tissue.

The autonomous beating of cardiac muscle cells is regulated by the heart’s internal pacemaker that uses electrical signals to time the beating of the heart. The electrical signals and mechanical actions are intimately intertwined. The internal pacemaker starts at the sinoatrial (SA) node, which is located near the wall of the right atrium. Electrical charges spontaneously pulse from the SA node, causing the two atria to contract in unison. The pulse reaches a second node, the atrioventricular (AV) node, between the right atrium and right ventricle, where it pauses for approximately 0.1 seconds before spreading to the walls of the ventricles. This pause allows the blood in the atria to empty completely into the ventricles before the ventricles pump out the blood. From the AV node, the electrical impulse enters the bundle of His, then to the left and right bundle branches extending through the interventricular septum. Finally, the Purkinje fibers conduct the impulse from the apex of the heart up the ventricular myocardium, causing the ventricles to contract. The electrical impulses in the heart produce electrical currents that flow through the body and can be measured on the skin using electrodes. This information can be observed as an electrocardiogram (ECG): a recording of the electrical impulses of the cardiac muscle.

Electrical signals: The beating of the heart is regulated by an electrical impulse that causes the characteristic reading of an ECG. The signal is initiated at the sinoatrial valve. The signal then (a) spreads to the atria, causing them to contract. The signal is (b) delayed at the atrioventricular node before it is passed on to the (c) heart apex. The delay allows the atria to relax before the (d) ventricles contract. The final part of the ECG cycle prepares the heart for the next beat.