Το καρδιαγγειακό σύστημα είναι σύστημα οργάνων που είναι υπεύθυνο για την παροχή οξυγόνου καθώς και για την μεταφορά και ανταλλαγή ουσιών στα κύτταρα του οργανισμού. Το καρδιαγγειακό σύστημα αποτελείται από την καρδιά, τις φλέβες, τις αρτηρίες και τα τριχοειδή αγγεία. Τα όργανα αυτά ανακυκλώνουν συνεχώς το αίμα στον οργανισμό. Το αίμα είναι ένα είδος συνδετικού ιστού το οποίο αποτελείται από πλάσμα και κύτταρα που αιωρούνται στο πλάσμα. Είναι αυτό που πραγματοποιεί την μεταφορά οξυγόνου, την μεταφορά άλλων θρεπτικών ουσιών, όπως σάκχαρα και αμινοξέα από το πεπτικό σύστημα προς τους ιστούς, την μεταφορά των άχρηστων υλικών προς το απεκκριτικό σύστημα, την μεταφορά ορμονών ενώ συμμετέχει και σε άλλους μηχανισμούς που σχετίζονται με την προστασία του οργανισμού.

Κύριος ρόλος του καρδιαγγειακού συστήματος είναι:

• Η διανομή οξυγόνου στους ιστούς (μέσω του αίματος )
• Η μεταφορά των μεταβολικών αποβλήτων (δηλ του διοξειδίου του άνθρακα )
• Η μεταφορά και διανομή ύδατος και άλλων θρεπτικών συστατικών στους ιστούς
• Η διατήρηση της ομοιόστασης στον οργανισμό.
• Η θερμορρύθμιση ( μεταφορά θερμότητας )

Κέντρο του κυκλοφορικού συστήματος είναι η καρδιά, η οποία διατηρεί την ροή του αίματος στον οργανισμό. Έχει σχήμα σάκου που αποτελείται από έναν ειδικό τύπο μυϊκού ιστού, τον καρδιακό μυϊκό ιστό. Το τμήμα αυτό ονομάζεται μυοκάρδιο και περιβάλλεται από μία μεμβράνη, το περικάρδιο ενώ εσωτερικά είναι επενδυμένη με επιθηλιακά κύτταρα που αποτελούν το ενδοκάρδιο. Επίσης αποτελείται από δύο τμήματα, την δεξιά και την αριστερή καρδιά οι οποίες με την σειρά τους αποτελούνται από την κοιλία και τον κόλπο. Η αριστερή και η δεξιά καρδιά χωρίζονται με ένα διάφραγμα και δεν επικοινωνούν μεταξύ τους. Οι κόλποι δέχονται το αίμα που επιστρέφει στην καρδιά είτε από την κοίλη φλέβα είτε από την πνευμονική φλέβα , ενώ η κοιλιά αντλεί το αίμα προς το υπόλοιπο σώμα. Η μονόδρομη ροή του αίματος μέσα στην καρδιά εξασφαλίζεται από τέσσερις ειδικές βαλβίδες, δύο που βρίσκονται μεταξύ ενός κόλπου και της αντίστοιχης κοιλίας και δύο που βρίσκονται στο άνοιγμα κάθε κοιλίας με την αντίστοιχη αρτηρία. Οι ακούσιες συσπάσεις των καρδιακών μυών πραγματοποιούνται λόγω της ύπαρξης μιας ειδικής περιοχής της καρδιάς που ονομάζεται φλεβόκομβος και βρίσκεται στον δεξιό κόλπο. Η καρδιά έχει βάρος σε ενήλικες από 250 εώς 350 γρ και σε μέγεθος είναι περίπου όσο η μπουνιά του κάθε ανθρώπου ( 12-14 Χ 8-10 Χ 6-7 εκ ). Βρίσκεται εντός του θώρακα μεταξύ των δύο πνευμόνων ( κυρίως αριστερά) μεταξύ της δεύτερης και έκτης πλευράς πάνω από το διάφραγμα

Η κυκλοφορία του αίματος στηρίζεται στην συνεχή και ρυθμική σύσπαση της καρδιάς. Κατά την διάρκεια του καρδιακού κύκλου η καρδιά συνεχώς διαστέλλεται και συστέλλεται. Κατά την διαστολή το αίμα από τους κόλπους μετακινείται στην κοιλία. Κατά την συστολή αρχίζει η σύσπαση της κοιλίας η οποία αυξάνει την ενδοκοιλιακή πίεση. Όταν η ενδοκοιλιακή πίεση αυξηθεί αρκετά ανοίγουν οι μηνοειδείς βαλβίδες και το αίμα εξωθείται προς τις αρτηρίες. Πρέπει να σημειώσουμε ότι οι βαλβίδες επιτρέπουν τη ροή του αίματος μόνο προς μία κατεύθυνση. Είναι ενδιαφέρον πως κάθε λεπτό η καρδιά αντλεί κατά μέσο όρο περίπου 5 λίτρα αίματος.

Ας αναφερθούμε τώρα στον κύκλο του αίματος στο σώμα με τη βοήθεια της καρδιάς. Μπορούμε να θεωρήσουμε ότι ο κύκλος ξεκινά με την είσοδο του αποξυγονωμένου αίματος από το σώμα στην καρδιά. Το αίμα προσέρχεται στην καρδιά μέσω του φλεβικού συστήματος εισέρχεται στον δεξιό κόλπο (μία από τις τέσσερις κοιλότητες της καρδιάς ) και εν συνεχεία περνά στην δεξιά κοιλία μέσω μίας βαλβίδας που ανοιγοκλείνει σε συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα και ονομάζεται τριγλώχινα . Όταν η δεξιά κοιλία γεμίσει με αίμα ανοίγει μία άλλη βαλβίδα που λέγεται πνευμονική και το αίμα ρέει μέσω του στελέχους της πνευμονικής αρτηρίας η οποία διαιρείται αμέσως στη δεξιά και αριστερή πνευμονική αρτηρία, οι οποίες διαιρούνται σε όλο και μικρότερες αρτηρίες σχηματίζοντας τα πνευμονικά αρτηριόλια και εν συνεχεία στα τριχοειδή ,τα οποία καλύπτουν τούς πνεύμονες. Το αίμα που εισέρχεται στην δεξιά καρδιά (δεξιό κόλπο και δεξιά κοιλία ) κουβαλάει άχρηστα προϊόντα μεταβολισμού όπως το διοξείδιο του άνθρακα το οποίο όταν το αίμα φτάσει στα τριχοειδή κάνοντας όλο το παραπάνω ταξίδι το ανταλλάσσει με οξυγόνο κατά την διάρκεια της αναπνοής μέσω του μηχανισμού της διάχυσης στην κυψελιδοτριχοειδική μεμβράνη.

Το φρέσκο πλέον αίμα, γεμάτο οξυγόνο, εισέρχεται τώρα στα πνευμονικά φλεβιόλια και στη συνέχεια σε πιο μεγάλα αγγεία, τις πνευμονικές φλέβες (δύο ανά πνεύμονα) και εισέρχεται πάλι στην καρδιά αλλά αυτή την φορά στoν αριστερό κόλπο και εν συνεχεία στην αριστερή κοιλία διαμέσου μίας άλλης βαλβίδας, της μιτροειδούς . Όταν γεμίσει η αριστερή κοιλία, ανοίγει η τέταρτη βαλβίδα της καρδιάς, η αορτική, και διαμέσου αυτής περνά το αίμα στην μεγαλύτερη αρτηρία του σώματος, την αορτή και εν συνεχεία με διάφορες διακλαδώσεις της αορτής φτάνει και στα πιο απομακρυσμένα σημεία του σώματος.

Στο σώμα γίνεται σταδιακά η αποβολή του οξυγόνου προς τα κύτταρα και η πρόσληψη του διοξειδίου του άνθρακα από αυτά. Μέσω των τριχοειδών αγγείων το αίμα περνάει από τις αρτηρίες στις φλέβες για να κατευθυνθεί πάλι προς την καρδιά, να καθαριστεί και να εμπλουτίσει και πάλι κάθε κύτταρο με οξυγόνο. Με αυτόν τον πολύ καλά οργανωμένο τρόπο επιτελείται η κυκλοφορία του αίματος και ο εμπλουτισμός των κυττάρων του σώματος με το απαραίτητο για την ζωή, οξυγόνο.

Η κυκλοφορία του αίματος από την έξοδό του από την δεξιά κοιλία έως την επανείσοδό του στην καρδιά στον αριστερό κόλπο ονομάζεται πνευμονική ή μικρή κυκλοφορία. Η συστηματική ή μεγάλη κυκλοφορία ξεκινά από την έξοδο του αίματος από την αριστερά κοιλία έως την επανείσοδό του στον δεξιό κόλπο.

Τα αιμοφόρα αγγεία διοχετεύουν το αίμα της καρδιάς σε όλα τα σημεία του σώματος. Υπάρχουν τρεις τύποι αιμοφόρων αγγείων. Οι αρτηρίες, οι φλέβες και τα τριχοειδή αγγεία.

Τα μεγάλα αγγεία αποτελούνται από τρεις στιβάδες ή χιτώνες, τον έσω, τον μέσο και τον έξω. Ο έσω χιτώνας αποτελείται από μία μονή σειρά κυττάρων δημιουργώντας ένα πρώτο φραγμό για το αίμα που κυκλοφορεί μέσα στα αγγεία και ονομάζεται ενδοθήλιο. Ο έσω χιτώνας στις μεγάλες κυρίως αρτηρίες περιέχει και λεία μυικά κύτταρα. Ο μέσος χιτώνας είναι η πιο παχιά στοιβάδα, περιέχει λεία μυικά κύτταρα, χωρίζεται με τον έσω χιτώνα με το έσω ελαστικό πέταλο. Τα λεία μυικά κύτταρα έρχονται σε επαφή μεταξύ τους σχηματίζοντας τις λεγόμενες χασματικές συνδέσεις οι οποίες έχουν συγκεκριμένες πόρτες ανταλλαγής ιόντων, τις κοννεξίνες. Οι συνδέσεις αυτές επιτρέπουν τα μυικά κύτταρα να εξαπλώνουν ένα ερέθισμα σαν κύμα ή σαν συγκύτιο. Τέλος ο έξω χιτώνας περιέχει τη νεύρωση και την αγγείωση των αγγείων, αλλά και την στήριξη των αγγείων με κολλαγόνο. Η ελαστίνη που προσδίδει την ικανότητα στα αγγεία να συστέλλονται και να διαστέλλονται είναι κυρίως χαρακτηριστικό των αρτηριών. Οι φλέβες έχουν περισσότερη στηρικτική ουσία με τη μορφή μιας δομικής πρωτεΐνης του κολλαγόνου.

Οι αρτηρίες μεταφέρουν αίμα από την καρδιά προς τους ιστούς. Οι αρτηρίες διαχωρίζονται σε ελαστικές, μυώδεις και αρτηρίδια (μικρότερες αρτηρίες). Οι ελαστικές αρτηρίες είναι οι μεγαλύτερες και διακλαδίζονται στις μικρότερες μυώδεις αρτηρίες. Αυτές με την σειρά τους διακλαδίζονται στα αρτηρίδια.

Οι φλέβες επαναφέρουν αίμα από τους ιστούς πίσω στην καρδιά. Έχουν μεγαλύτερη χωρητικότητα 24 φορές περισσότερο σε αίμα από τις αρτηρίες και έχουν πολύ λιγότερο μυϊκό και ελαστικό ιστό.

Τα τριχοειδή αγγεία σχηματίζουν ένα εκτεταμένο δίκτυο που μπορεί να τροφοδοτήσει σχεδόν κάθε κύτταρο του οργανισμού. Το τοίχωμα τους είναι πολύ λεπτό και αποτελείται από μία μόνο στοιβάδα ενδοθηλιακών κυττάρων, το ενδοθήλιο.

Η κύρια λειτουργία του αίματος είναι η μεταφορά του οξυγόνου σε όλα τα κύτταρα των ιστών καθώς και άλλων θρεπτικών συστατικών και η απομάκρυνση των προϊόντων του μεταβολισμού των κυττάρων καθώς και του διοξειδίου του άνθρακα. Η θερμορρύθμιση, η μεταφορά ορμονών και κυττάρων του αμυντικού (ανοσολογικού) συστήματος εμπεριέχονται επίσης στα καθήκοντα του αίματος.

Το αίμα ρέει μέσα στο δίκτυο των αγγείων (αρτηρίες και φλέβες), ενώ η καρδιά αποτελεί την κινητήρια δύναμη για τη συνεχή ροή του αίματος στα αγγεία λειτουργώντας ως αντλία. Το αίμα που κινείται στα αγγεία ονομάζεται και δραστικός όγκος και για έναν άνθρωπο 70kg είναι περίπου 5-5.5 λίτρα .

Το αίμα αποτελείται από το πλάσμα και τα έμμορφα στοιχεία.

Το πλάσμα αποτελείται κυρίως από νερό (91.5%) το οποίο είναι ο διαλύτης για τις λοιπές ουσίες που περιέχει τις πρωτεΐνες, τα ιόντα και τους παράγοντες της πήξης. Εάν απομακρυνθούν από το πλάσμα οι παράγοντες της πήξης και το ινωδογόνο, τότε το διάλυμα που παραμένει αποτελεί τον ορό. Βιοχημικά το πλάσμα έχει ωσμωτικότητα περίπου 290 mosm /L η οποία οφείλεται κυρίως στους ηλεκτρολύτες (Na, Κ κτλ.) και επειδή το Na είναι το κύριο εξωκυττάριο κατιόν, εμπειρικά υποθέτουμε την ωσμωτικότητα του πλάσματος, εάν πολλαπλασιάσουμε το Νάτριο επί δύο (x2).

• Berne-Levy, Physiology, 1993