thumb|Vereenvoudigde voorstelling van de bloedsomloop
Het hart en vaatstelsel of de bloedsomloop (Latijn: tractus circulatorius), is het systeem van bloedvaten waardoorheen het bloed in een dierlijk organisme circuleert. Het bestaat uit het hart, het bloedvatenstelsel en het lymfevatenstelsel.BioPortal. Foundational Model of Anatomy, Cardiovascular system, 13 mei 2019. De bloedcirculatie verzorgt de aan- en afvoer binnen het lichaam van voedingsstoffen, afvalstoffen, zuurstof, koolstofdioxide, hormonen, afweerstoffen, bloedcellen en lichaamswarmte.
Het bloedvatenstelsel is een van de mogelijke circulatiesystemen bij dieren. Daarnaast bestaan het watervaatstelsel, de coelomische circulatie, het hemale systeem en het perihemale systeem. Bij eencelligen en kleine meercelligen is de omvang zo klein dat directe diffusie voldoende is voor de aan- en afvoer van alle stoffen, en een aparte circulatie ontbreekt dan ook. Bij grotere dieren is de afstand waarover diffusie verloopt te groot en is aanvullende convectie of stromingstransport nodig middels een periodieke omloop.
Bij kleine dieren kan een bloedvat als langwerpig hart fungeren, maar ontbreken verdere vaten. In het voorste deel van dit bloedvat ontbreken de spieren meestal, waarmee dit feitelijk een aorta is. Bij verdere centralisatie van de pompfunctie kan het hart worden ingekort, wat gepaard gaat met een stelsel van slagaders. De circulatie terug naar het hart gaat bij kleinere organismen niet via aders, maar extracellulair, wat dit een open bloedsomloop maakt. Complexere dieren als gewervelden, ringwormen en inktvissen hebben wel aders, die voor een gesloten bloedsomloop zorgen. Bij vissen is dit een enkelvoudige bloedsomloop, terwijl zoogdieren en vogels een dubbele bloedsomloop bezitten. Deze dubbele bloedsomloop is opgedeeld in de kleine bloedsomloop met zuurstofarm bloed en de grote bloedsomloop met zuurstofrijk bloed.
De complexiteit van het hart is bij de dubbele bloedsomloop groter. Een gesloten vaatstelsel is opgedeeld in de aanvoerende slagaders, het arteriele stelsel en de afvoerende aders, het veneuze stelsel. De grootste hoeveelheid bloed bevindt zich in de aderen of venen. Binnen het veneuze stelsel heerst een relatief lage bloeddruk. In de slagaders of arteriën bevindt zich maar een relatief klein deel van het bloed, maar hier heerst een hoge druk. Dit is de reden waarom bij een slagaderlijke bloeding vrij snel een hoog bloedverlies optreedt, met een levensbedreigende situatie of shock als mogelijk gevolg.
Opbouw menselijke bloedsomloop Bij de mens wordt het bloed na de geboorte mechanisch voortgestuwd vanuit het hart met een normale maximale druk van 120 mmHg. Het bloed stroomt daardoor met hoge snelheid vanuit de linkerventrikel via de aorta door de slagaders tot in de organen. Dat is de grote bloedsomloop. De slagaders zijn stevige buizen die vooral instaan voor het snelle transport van het bloed. Slagader en arterie zijn synoniem. Ter hoogte van de organen monden ze in arteriolen, kleine slagaders uit, die kunnen samentrekken. Hun functie bestaat erin het debiet te regelen. Door samen te trekken, verkleinen ze hun vaatholte, lumen, zodat er minder bloed naar het orgaan vloeit. Ze vergroten door te ontspannen hun diameter, zodat er meer bloed naar het orgaan kan stromen.
De arteriolen monden op hun beurt in de haarvaten, capillairen, uit. Dit zijn heel dunne bloedvaatjes waar het bloed maar langzaam doorheen kan stromen. Hierdoor kan er diffusie of uitwisseling plaatsvinden van zuurstof, voedingsstoffen en afvalstoffen met de weefsels waar deze capillairen doorheen lopen. De haarvaten gaan over in de venulen. Dit zijn kleine vaten met een slappe wand waarin het bloed langzaam stroomt. Het bloed is zuurstofarm, donkerrood als het in de venulen terechtkomt, waardoor de weefsels hier gemakkelijker er hun CO2 in kunnen afgeven.
Uit de venulen komt het bloed in de aders, de venen terecht die vooral als opslagplaats dienen voor het bloed. Door hun slappe wand kunnen ze erg breed uitzetten en een groot volume bloed bevatten. Hier bevindt zich het grootste deel van het bloed. Wanneer er elders in het lichaam meer bloedtoevoer wordt gevraagd, zal er minder bloed aanwezig zijn in deze capaciteitsvaten.
Alle aders van het lichaam monden in een van de twee holle aders uit: een holle ader die het bloed uit het bovenlichaam terugvoert naar het hart, de vena cava superior en de vena cava inferior die hetzelfde doet met het bloed uit het onderlichaam. Beide holle aders monden ieder apart uit in de rechterhartboezem of rechteratrium. Vanuit de rechterhartboezem wordt het bloed via de tricuspidalisklep in de rechterhartkamer, de rechterventrikel gepompt.
Het zuurstofarme bloed wordt in de kleine bloedsomloop vervolgens door de pulmonalisklep heen via de longslagaders, arteria pulmonaria, met een normale maximum bloeddruk van 65 mmHg naar de longen gepompt. De longen vervullen de belangrijke taak zuurstof en koolstofdioxide uit te wisselen aan de bloedbaan, via arteriolen, capillairen en venulen. Via de longader, de vena pulmonaria, stroomt het nu zuurstofrijke helderrode bloed naar de linkerhartboezem, het linkeratrium.
Vanuit de linkerhartboezem stroomt het bloed door de mitralis- of bicuspidalisklep in de linkerhartkamer. De boezem zal op het einde van de diastole samentrekken om zo veel mogelijk bloed in de linkerkamer te kunnen stuwen. De linkerhartkamer, de linkerventrikel is het krachtigste deel van het hart en zal voldoende kracht ontwikkelen om het hier verzamelde bloed langs de aortaklep, door de aorta en verder door de slagaders door het lichaam te stuwen.
Pompwerking Het hart zorgt ervoor dat het bloed door het hart- en vaatstelsel in het rond stroomt, dus werkt als een pomp. Als het hart niet meer pompt, stopt ook de bloedcirculatie en is er sprake van een hartstilstand. Iemand die dat overkomt moet worden gereanimeerd.
Ziekten en aandoeningen
Evolutie thumb|De platworm Pseudoceros bifurcus heeft geen bloed.
Bij de kleinste organismen als eencelligen en kleine meercelligen ontbreekt een aparte circulatie. Door de korte afstanden is directe diffusie van zuurstof en voedingsstoffen voldoende om alle cellen te bereiken. Op celniveau werkt diffusie relatief snel, 10 nanometer wordt in 100 nanoseconde afgelegd, overeenkomend met . Met toenemende afstanden neemt de snelheid dramatisch af, van 17 minuten over 1 mm naar 32 jaar over 1 meter. et al. (2012) Diertjes groter dan ongeveer een millimeter hebben dan ook aanvullend convectie nodig. Het zuurstoftransport loopt vanaf dan in een aantal stappen en zo ontstaat een zuurstofcascade.
De vorm van de bloedsomloop hangt in belangrijke mate af van de omgeving en activiteit van een dier en moet zo zijn ingericht dat de mitochondriën in de cellen voldoende zuurstof ontvangen en de koolstofdioxide die het resultaat is van de aerobe dissimilatie in de cellen af kunnen voeren. Een groter uithoudingsvermogen geeft voordelen bij de jacht en foerageren, maar stelt hoge eisen aan het ademhalingsstelsel en de bloedsomloop. Anderzijds moet voorkomen worden dat zojuist opgenomen zuurstof verloren gaat voordat het deelneemt aan dit proces. De grote verschillen in activiteit en leefomgeving zijn terug te vinden in vele verschillende bloedsomlopen, waarvan bepaalde vormen meer keren onafhankelijk van elkaar zijn geëvolueerd.
Fylogenetische ontwikkeling Fylogenetische ontwikkeling van het bloedvatenstelsel. Organismen waarvan vaten bekleed zijn met endotheel zijn roze.Combinatie van (2013) en (1999)
Evolutie van het hart
Hierin zijn BL basale laminae CE coelomisch epitheel CO coelomische holte DT spijsverteringskanaal HS hemaal systeem MEC myo-epitheliale cellen MES mesenterisch coelomisch epitheel V organen
Vanuit organismen zonder circulatie ontstonden organismen met coelomische circulatie, vervolgens het hemaal systeem en vanuit daar het hart.
Coelomische circulatie thumb|500px|Acoelomata, Eucoelomata en Pseudocoelomata
Bij coelomische circulatie worden voedingsstoffen via coelomisch epitheel CE en basale laminae BL van het spijsverteringskanaal DT in de coelomische holte CO geabsorbeerd en opnieuw via coelomisch epitheel en basale laminae tot de organen V in het hemaal systeem HS opgenomen. Dit betekent dat de voedingsstoffen het coelomisch epitheel twee keer passeren.
Diploblasten als de neteldieren bestaan uit alleen het ectoderm en het endoderm. Sponzen hebben zelfs helemaal geen echt weefsel, maar zijn meer een verzameling cellen.
Tripoblasten ontwikkelden zich uit de diploblasten en hierbij is een mesoderm van parenchym aanwezig tussen het ectoderm en het endoderm. De vroegste vormen waren Acoelomata zoals platwormen. Hier ontbreekt het coeloom, een lichaamsholte in het mesoderm. De holte van deze holtedieren staat in open verbinding met het zeewater en ook hier zijn de afstanden nog klein genoeg om alle organen en spieren te bereiken, de zuurstof gaat door de huid en de voedingsstoffen door de darmen. Het maag-darmstelsel met een gespierde farynx is wijdvertakt en bereikt zo alle cellen. De darmen moeten hierbij wel overal voedingsstoffen kunnen absorberen, wat de mogelijkheden tot lokale specialisatie voor onder meer spijsvertering in de weg staat.
Pseudocoelomata zijn vergelijkbare dieren, maar hier bevindt zich wel vloeistof tussen ectoderm en endoderm, maar dit is niet onderverdeeld in compartimenten. Bij onder meer neteldieren en ribkwallen neemt de hemocoel de spijsvertering en circulatie op zich.
Het mesoderm ontwikkelde zich zo'n 700-600 miljoen jaar geleden bij de voorouder van de Bilateria. Het coeloom ontstond in het mesoderm doordat openingen in het mesoderm met mesotheel werden bedekt. Dit doorlatende epitheel vormde zich uit mesoderme cellen die zich met hun apicale zijde naar het coeloom richtten en met hun basale zijde naar de opening. Het coeloom kon met deze bekleding met een coelomische vloeistof worden gevuld.
Mogelijk betrof het in eerste instantie een hydroskelet voor het weke lichaam van de vroege Bilateria, maar het kan ook dienen voor transport. Dit vindt plaats met trilharen, cilia, door spiercontractie van de lichaamswand of contractie van myo-epitheliale cellen. Myo-epitheliale cellen zijn mesotheelcellen die een spierfunctie, myo- voor spier, hebben verworven en vaten met deze cellen vormden het eerste hart.
Zo vormde zich de eerste circulatie waarmee de beperkingen van de directe diffusie werden overwonnen. Het coeloom bestaat echter vaak uit verschillende compartimenten, bij zoogdieren onder meer het hartzakje, de pleurale ruimte en de peritoneale ruimte. Door deze indeling is coelomische circulatie tot binnen de compartimenten beperkt.
Eerste bloedvatenstelsel thumb|Binnen de verschillende bloedsomlopen worden drie hoofdtypen gebruikt: 1) peristaltische pomp 2) externe pomp 3) samentrekkende kamer
Om bloed ook door het hele lichaam te transporteren, evolueerde het bloedvatenstelsel. Mogelijk werd hierbij in eerste instantie gebruikgemaakt van de ruimten tussen de basale laminae van endodermaal en coelomisch epitheel waarmee voedingsstoffen beter verspreid konden worden. Vascularisatie van de huid, waarbij deze ook doorbloed werd, zou daarna ook huidademhaling mogelijk hebben gemaakt. In het bloedvatenstelsel van ongewervelden zijn de bloedvaten alleen met extracellulaire matrix bedekt. De bloedvloeistof in de bloedlacunen is bij onder meer zeekomkommers gelijk aan de coelomische vloeistof die zich daarbuiten bevindt.