Bài 8: Hệ tuần hoàn ở động vật

I. KHÁI QUÁT VỀ HỆ TUẦN HOÀN

Hệ tuần hoàn (hệ vận chuyển) của động vật thực hiện chức năng vận chuyển các chất cần thiết đến các tế bào của cơ thể và vận chuyển chất thải từ tế bào đến các cơ quan bài tiết rồi thải ra ngoài.

1. Động vật chưa có hệ tuần hoàn

Ở động đa bào bậc thấp chưa có hệ tuần hoàn, các tế bào trao đổi chất trực tiếp với khoang (xoang) cơ thể (ngành Thân lỗ), qua túi tiêu hoá (ngành Ruột khoang, ngành Giun dẹp), qua ống tiêu hoá (ngành Giun tròn).

2. Động vật có hệ tuần hoàn

- Ở động vật đa bào bậc cao, các chất được vận chuyển đến tế bào nhờ hệ tuần hoàn.

- Có hai dạng hệ tuần hoàn: hệ tuần hoàn hở (mở) và hệ tuần hoàn kín.

- Hệ tuần hoàn kín có 2 dạng: hệ tuần hoàn đơn và hệ tuần hoàn kép.

II. CẤU TẠO, HOẠT ĐỘNG CỦA TIM VÀ HỆ MẠCH

1. Cấu tạo và hoạt động của tim

- Tim của cá gồm 2 ngăn (1 tâm nhĩ, 1 tâm thất), tim của lưỡng cư, bò sát (trừ cá sấu) gồm 3 ngăn (2 tâm nhĩ, 1 tâm thất). Tim của chim và thú có 4 ngăn: 2 tâm nhĩ, 2 tâm thất.

- Tim co dãn theo chu kì giúp bơm máu vào động mạch và hút máu từ tĩnh mạch về tim, nhờ đó máu được tuần hoàn khắp cơ thể.

- Tâm nhĩ nhận máu từ tĩnh mạch và đưa máu xuống tâm thất. Tâm thất bơm máu vào động mạch.

- Tim của chim và thú có 4 van tim, giúp máu chảy một chiều từ tâm nhĩ xuống tâm thất và từ tâm thất vào động mạch.

- Tim tách rời khỏi cơ thể vẫn có thể co dãn nhịp nhàng nếu được cung cấp đủ chất dinh dưỡng, O₂ và điều kiện thích hợp. Khả năng này là do tim có tính tự động.

- Tính tự động của tim là nhờ hệ dẫn truyền tim gồm: nút xoang nhĩ, nút nhĩ thất, bó His và các sợi Purkinje.

+ Nút xoang nhĩ phát xung thần kinh với nhịp khoảng 0,8 s/lần ở người trưởng thành.

+ Xung thần kinh từ nút xoang nhĩ truyền xuống tâm nhĩ làm tâm nhĩ co và đồng thời truyền xuống nút nhĩ thất.

+ Xung thần kinh từ nút nhĩ thất truyền qua bó His và các sợi Purkinje xuống cơ tâm thất làm tâm thất co.

+ Giai đoạn cả tâm nhĩ và tâm thất đều dãn gọi là giai đoạn dãn chung.

2. Cấu tạo và hoạt động của hệ mạch

- Ở động vật có hệ tuần hoàn kín, tim bơm máu vào động mạch, động mạch vận chuyển máu tới mao mạch. Tại mao mạch, máu thực hiện quá trình trao đổi chất với các tế bào. Sau đó, máu từ mao mạch lại tập hợp vào các tĩnh mạch rồi đổ về tim.

- Động mạch có nhiều sợi đàn hồi giúp chống lại áp lực cao của máu, lớp cơ trơn ở thành động mạch tạo tính co dãn giúp điều hoà lượng máu đến cơ quan.

- Tĩnh mạch có đường kính lòng mạch lớn nên ít tạo lực cản với dòng máu và tăng khả năng chứa máu. Các tĩnh mạch phía dưới tim có các van (van tĩnh mạch) giúp máu chảy một chiều về tim.

- Thành mao mạch chỉ bao gồm một lớp tế bào nội mạc, giữa các tế bào có vi lỗ (lỗ lọc).

- Quá trình trao đổi chất và khí giữa máu và tế bào được thực hiện qua thành mao mạch và dịch mô (dịch giữa các tế bào). O₂, các chất dinh dưỡng, các chất hoà tan khác trong máu đi qua lỗ lọc và tế bào nội mạc vào dịch mộ cung cấp các chất cần thiết cho tế bào. CO₂, các chất thải, chất thừa, sản phẩm tiết từ tế bào ra dịch mô qua lỗ lọc và tế bào nội mạc vào trong máu.

3. Huyết áp và vận tốc máu trong hệ mạch

- Huyết áp là áp lực của máu tác động lên thành mạch. Huyết áp cao ở động mạch lớn, giảm dần ở các động mạch nhỏ, mao mạch và thấp nhất ở tĩnh mạch.

- Vận tốc máu chảy qua hệ mạch tỉ lệ nghịch với tổng diện tích mặt cắt ngang của mạch máu. Vận tốc máu cao ở động mạch lớn, giảm dần ở động mạch nhỏ, thấp nhất ở mao mạch rồi tăng dần từ tĩnh mạch nhỏ đến tĩnh mạch lớn (hình 8.7).

4. Điều hoà hoạt động tim mạch

- Tim hoạt động tự động nhưng vẫn chịu sự điều hoà theo cơ chế thần kinh và thể dịch.

- Thần kinh giao cảm kích thích nút xoang nhĩ tăng cường phát xung làm tăng nhịp tim, tăng lực co tim, gây co một số động mạch, tĩnh mạch. Thần kinh đối giao cảm làm giảm nhịp tim, giảm lực co tim, gây dãn một số động mạch.

- Hàm lượng O₂ trong máu giảm, hàm lượng CO₂ trong máu tăng, pH máu giảm sẽ tác động lên thụ thể hoá học ở cung động mạch chủ, xoang động mạch cổ (cảnh) kích thích hoạt động thần kinh giao cảm làm tăng huyết áp, tăng lượng máu cung cấp đến cơ quan. Huyết áp tăng sẽ tác động lên thụ thể áp lực ở cung động mạch chủ, xoang động mạch cổ kích thích hoạt động thần kinh đối giao cảm làm giảm huyết áp.

- Một số hormone có thể ảnh hưởng đến hoạt động tim mạch như: adrenaline làm tăng nhịp tim, tăng hoạt động cơ tim, gây co mạch máu tới hệ tiểu hoá, hệ bài tiết và làm dãn mạch máu tới cơ xương (cơ vân), thyroxine làm tăng nhịp tim,...

III. PHÒNG BỆNH HỆ TUẦN HOÀN

1. Cách phòng một số bệnh hệ tuần hoàn

- Một số bệnh tim mạch thường gặp như cao huyết áp, xơ vữa động mạch, viêm cơ tim, dị tật tim mạch. Để phòng tránh bệnh tim mạch, mỗi người cần thực hiện chế độ dinh dưỡng đầy đủ, khoa học, lối sống lành mạnh, hoạt động thể dục thể thao phù hợp.

- Ngoài ra, cần đảm bảo môi trường sống sạch sẽ, phòng trừ các tác nhân truyền bệnh, hạn chế tiếp xúc và sử dụng các hoá chất độc hại.

- Để giảm nguy cơ trẻ bị dị tật tim mạch bẩm sinh, người mẹ nên tiêm chủng đầy đủ trước khi mang thai, tránh các nguồn lây bệnh khi mang thai.

- Luyện tập thể dục thể thao thường xuyên làm tim, mạch dần thích nghi với mức độ hoạt động thể lực cao, thành mạch máu khoẻ, khối cơ tim tăng và lượng máu bơm ra khỏi tim trong mỗi lần co tăng. Do đó, hoạt động thể dục thể thao thường xuyên giúp tăng cường sức khoẻ tim mạch.

2. Tác hại của việc lạm dụng rượu bia đối với sức khoẻ và hệ tim mạch

- Lạm dụng rượu, bia có thể ảnh hưởng xấu đến nhiều cơ quan, hệ cơ quan trong cơ thể.

- Rượu, bia có chứa ethanol - là một chất gây nghiện. Hàm lượng lớn ethanol gây ức chế hoạt động thần kinh dẫn đến khó khăn trong việc kiểm soát và phối hợp các cử động của cơ thể, gây nôn, dễ nổi nóng.... Về lâu dài → làm tổn thương các tế bào não → trầm cảm, giảm trí nhớ, rối loạn vận động,...

- Rượu có thể làm tăng lượng acid trong dạ dày dẫn đến viêm  loét dạ dày. Rượu có thể làm cho tuyến tuy sản xuất các chất độc hại nên có thể dẫn đến viêm tuỵ. Phần lớn ethanol được phân huỷ ở gan, tuy nhiên, sản phẩm phân huỷ có thể gây độc tế bào gan và dẫn đến viêm gan, xơ gan,...

- Nồng độ cao ethanol gây ảnh hưởng xấu đến lớp cơ thành mạch máu và cơ tim, làm giảm đường kính mạch máu, giảm khả năng co bóp của tim, từ đó gây tăng huyết áp, bệnh cơ tim, rối loạn nhịp tim, tăng nguy cơ đột quỵ.

IV. THỰC HÀNH

1. Đo huyết áp

Cơ sở lí thuyết

- Giá trị huyết áp đo được thông qua việc xác định áp lực của không khí trong túi khí khi túi khí chèn ép động mạch.

- Khi áp lực trong túi khí cao hơn huyết áp tối đa, nó sẽ chèn ép động mạch làm dòng máu ngừng chảy.

- Khi áp lực trong túi khí bằng huyết áp tối đa, lúc này dòng máu đầu tiên chảy qua động mạch khi tâm thất co.

- Khi áp lực trong túi khí thấp hơn huyết áp tối thiểu sẽ không còn lực cản trở dòng máu chảy qua động mạch.

- Ở người trưởng thành, giá trị huyết áp tối đa bình thường trong khoảng 90 - 140 mmHg; huyết áp tối thiểu bình thường trong khoảng 60 - 90 mmHg.

- Huyết áp tối đa cao hơn 140 mmHg hoặc huyết áp tối thiểu cao hơn 90 mmHg được coi là tăng huyết áp (huyết áp cao). Huyết áp tối đa thấp hơn 90 mmHg, huyết áp tối thiểu thấp hơn 60 mmHg được coi là hạ huyết áp (huyết áp thấp).

Các bước tiến hành

Chuẩn bị

Dụng cụ: Máy đo huyết áp điện tử bắp tay hoặc máy đo huyết áp cổ tay.

Tiến hành

- Người được đo ngồi ở tư thế thoải mái, để tay lên bàn, quấn túi khí vừa đủ chặt quanh cánh tay, phía trên khuỷu tay, cách nếp gấp khuỷu tay từ 1 - 2 cm.

- Ấn nút khởi động đo, máy sẽ tự bơm khí, sau đó xả khí và cho kết quả cuối cùng.

- Khi quá trình đo hoàn thành, trên màn hình của máy hiện lên giá trị huyết áp tối đa, giá trị huyết áp tối thiểu và nhịp tim.

- Ghi kết quả giá trị huyết áp tối đa, huyết áp tối thiểu.

Báo cáo

Trả lời các câu hỏi sau:

- Giải thích tại sao để có kết quả giá trị huyết áp chính xác, người được do phải ở trạng thái nghỉ ngơi, thư giãn.

- Tại sao huyết áp là một chỉ số quan trọng trong thăm khám sức khoẻ?

- Báo cáo kết quả thí nghiệm theo mẫu ở bài 3.

2. Xác định nhịp tim

Cơ sở lí thuyết

Tim hoạt động tạo nên tiếng tim (do dòng máu tác động lên van tim khi van tim đóng). Sự co dãn theo chu kì của tim tạo sự dao động nhịp nhàng của động mạch. Vì vậy, nhịp tim có thể được xác định khi dùng ống nghe tiếng tim hay theo dõi sự dao động của động mạch.

Các bước tiến hành

Chuẩn bị

- Dụng cụ: Ông nghe tim phổi, đồng hồ bấm giây.

Tiến hành

- Thực hiện xác định nhịp tim ở ba thời điểm:

+ Thời điểm 1: người được đo ở trạng thái nghỉ ngơi (nghỉ ngơi sau khi hoạt động ít nhất 10 phút).

+ Thời điểm 2: ngay sau chạy nhanh tại chỗ trong 2 phút.

+ Thời điểm 3: sau 4 phút ngồi nghỉ ngơi, tính từ thời điểm 2.

- Người được xác định nhịp tim ngồi với tư thế thoải mái, yên lặng, không cử động.

- Thực hiện một trong hai cách xác định nhịp tim sau:

+ Cách 1: đếm nhịp tim thông qua nghe tiếng tim trong 1 phút (hình 8.11a).

+ Cách 2: đếm nhịp tim thông qua bắt mạch ở một trong hai vị trí: cổ (hình 8.11b) hoặc cổ tay (hình 8.11c). Ấn nhẹ hai hoặc ba ngón tay (ngón trỏ, ngón giữa và ngón áp út) vào các động mạch cổ hoặc động mạch cổ tay và đếm số lần mạch đập trong 1 phút.

Báo cáo

Trả lời các câu hỏi sau:

- So sánh nhịp tim ở ba thời điểm do và giải thích kết quả thu được.

- Tại sao nói luyện tập thể dục thể thao giúp nâng cao sức khoẻ tim mạch?

- Báo cáo kết quả thí nghiệm theo mẫu ở bài 3.

3. Tính tự động của tim; ảnh hưởng của thần kinh đối giao cảm, thần kinh giao cảm và adrenaline đến hoạt động của tim

Cơ sở lí thuyết

- Tim hoạt động tự động do hệ dẫn truyền tim.

- Hoạt động của tim được điều hoà theo cơ chế thần kinh và thể dịch.

- Ở mỗi phía của tim ếch, dây thần kinh đối giao cảm và giao cảm nhập lại làm một, tạo thành dây thần kinh hỗn hợp, gọi là dây thần kinh đối giao cảm - giao cảm.

- Khi kích thích vào vị trí giữa dây đối giao cảm - giao cảm, xung thần kinh từ dây đối giao cảm đến tim trước, tiếp đó là xung thần kinh từ dây giao cảm.

Các bước tiến hành

Chuẩn bị

- Dụng cụ: khay mổ, kéo mũi thẳng, kéo mũi cong, dao mổ, panh, kim huỷ tuỷ, kim găm, móc thuỷ tinh, bông, điện cực kích thích thần kinh cường độ 3 – 6 mA.

- Hoá chất: dung dịch NaCl 0,65% (dung dịch sinh lí của động vật biến nhiệt), adrenaline 1 mg/mL.

- Mẫu vật: 3 con ếch.

Tiến hành

- Huỷ tuỷ sống ếch:

+ Bắt ếch bằng tay thuận, tay còn lại cầm kim huỷ tuỷ, đặt kim huỷ tuỷ vuông góc với bề mặt da ở vị trí giữa hai mắt, vừa ấn nhẹ vừa di từ từ kim huỷ tuỷ thẳng về phía tuỷ sống, khi nào có cảm giác lõm xuống thì đó là vị trí huỷ tuỷ (vị trí tiếp giáp giữa hộp sọ và xương cột sống).

+ Ấn mạnh kim huỷ tuỷ đâm xuống tuỷ sống. Nếu mũi kim chạm đúng tuỷ sống thì ếch sẽ có phản ứng lấy hai chi trước che đầu. Xoay tròn kim và ngả cán kim về phía đầu, chiều dài kim thẳng hàng với cột sống và ấn tiếp cho kim luồn sâu vào ống tuỷ sống để phá tuy sống. Nếu phá đúng tuỷ sống thì hai chân ếch sẽ duỗi thăng ra.

- Mổ lộ tim ếch:

+ Ghim ếch nằm ngửa trên khay mổ và mổ lộ tim: dùng panh kẹp mỏm sụn xương ức và nâng lên, dùng mũi kéo cắt một nhát hình chữ V (ở mõm xương ức) tiếp theo dùng mũi kéo cắt phần da và cơ ở mỗi bên (xương ức) theo hướng từ xương ức lên xương dòn. Sau đó, cắt bỏ mảng lồng ngực hình tam giác phía trên tim, thấy tim lộ rõ trong xoang bao tim.

+ Dùng panh kẹp nâng màng bao tim lên và dùng kéo mũi cong cắt bỏ mảng bao tim.

+ Quan sát tim, xác định các bộ phận: tâm nhĩ, tâm thất, động mạch chủ, xoang tĩnh mạch. Đếm số nhịp tim trong một phút.

- Chứng minh tính tự động của tim ếch

Dùng chỉ thắt hai nút thắt trên tim để chứng minh vai trò của hệ dẫn truyền tim trong hoạt động tự động của tim:

+ Nút thắt thứ nhất: Đưa móc thuỷ tinh luồn xuống phía dưới động mạch chủ và phía trên tâm nhĩ, gập đôi sợi chỉ, móc vào đầu cong của móc thuỷ tinh và kéo nhẹ móc thuỷ tinh theo chiều ngược lại. Tiếp theo, lật ngược tim về phía đầu ếch và thắt nút sợi chỉ để ngăn cách xoang tĩnh mạch với tim. Quan sát và đếm nhịp tim của phần xoang tĩnh mạch và phần còn lại của tim ở hai thời điểm: (1) ngay sau khi thắt nút, (2) 5 - 6 phút sau khi thắt nút. Ghi lại kết quả.

+ Nút thắt thứ hai: Sử dụng sợi chỉ thứ 2, vòng sợi chỉ ngang qua đường ranh giới giữa tâm nhĩ, tâm thất và thắt nút lại. Quan sát và đếm nhịp tim của tâm nhĩ và tâm thất sau khi thắt nút. Ghi lại kết quả.

- Tìm hiểu ảnh hưởng của thần kinh đối giao cảm, giao cảm đến hoạt động của tim ếch

+ Tìm dây thần kinh đối giao cảm - giao cảm bằng cách dùng kéo cắt bỏ da, cơ ở ngay góc hàm, sát chi trên. Kéo chi trên (phía tìm dây thần kinh) sang bên, xuống phía dưới và ghim lại. Phá bỏ tổ chức liên kết ở góc hàm và chỉ trên bằng móc thuỷ tinh, để lộ ra một hốc sâu. Nhìn xuống đáy hốc để tìm cơ nâng bả vai. Cơ này có hình tam giác, màu trắng hồng. Nằm vắt ngang qua cơ này là mạch máu và các dây thần kinh, trong đó dây thần kinh lớn nhất nằm sát mạch máu chính là dây thần kinh  đối giao cảm - giao cảm. Dùng móc thuỷ tinh tách dây thần kinh ra khỏi mạch máu và luồn móc thuỷ tỉnh xuống phía dưới dây thần kinh.

+ Đếm nhịp tim ếch trong 1 phút trước khi kích thích dây thần kinh đối giao cảm - giao cảm. Kích thích dây thần kinh đối giao cảm - giao cảm trong vòng 2 - 3 giây. Quan sát sự thay đổi nhịp tim trong khi và sau khi kích thích 1 - 2 phút.

- Tìm hiểu ảnh hưởng của adrenaline đến hoạt động của tim ếch: Nhỏ vài giọt dung dịch adrenaline 1 mg/mL lên tim ếch và sau đó đếm nhịp tim trong 1 phút, quan sát cường độ co tim.

Báo cáo

Giải thích kết quả thí nghiệm và trả lời các câu hỏi sau:

- Tại sao việc thắt nút lại chứng minh được tính tự động của tim?

- Tại sao khi tâm thất co thì mỏm tim lại co trước?

- Tại sao adrenaline có thể dùng làm thuốc trợ tim? Báo cáo kết quả thí nghiệm theo mẫu ở bài 3.