View source for Circulatory system/ja

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{{About/ja|the animal circulatory system/ja|plants/ja|Vascular tissue/ja}}
{{Infobox anatomy
| Name        = 循環器
| Latin       =
| Image       = Circulatory System en.svg
| Caption     = ヒトの循環系（簡略化）。赤は[[Artery/ja|動脈]]で運ばれる酸素を含んだ血液を示す。青は[[vein/ja|静脈]]で運ばれる[[oxygenated blood/ja|脱酸素血液]]を示す。[[Capillary/ja|毛細血管]]は動脈と静脈をつなぐ。
| Width       =
| Image2      =
| Caption2    =
| Precursor   =
| System      =
| Artery      =
| Vein        =
| Nerve       =
| Lymph       =
}}

血液'''循環器'''は、[[heart/ja|心臓]]、[[blood vessel/ja|血管]]、[[blood/ja|血液]]を含む[[organ system/ja|器官のシステム]]であり、ヒトやその他の脊椎動物の全身を循環している。'''心臓血管系'''と'''血管系'''（ギリシャ語で心臓を意味する''kardia''とラテン語で''血管''を意味する''vascula''が語源）からなる循環器系（血管系）を含む。循環器系には、[[systemic circulation/ja|体循環または回路]]と[[pulmonary circulation/ja|肺循環または回路]]の2つの部門がある。''循環器系''と''心臓血管系''を同じ意味で使う文献もある。

血管のネットワークは、大きな[[elastic arteries/ja|弾力性のある動脈]]、大きな[[vein/ja|静脈]]を含む心臓の大血管、その他の動脈、小さな[[arteriole/ja|細動脈]]、[[venule/ja|静脈]]（小静脈）と合流する[[capillaries/ja|毛細血管]]、その他の静脈である。脊椎動物では[[Closed circulatory system/ja|循環系は閉鎖]]しており、血液が血管網から出ることはない。[[:ja:節足動物|節足動物]]などの一部の[[:ja:無脊椎動物|無脊椎動物]]は、[[open circulatory system/ja|循環系が開いている]]。[[:ja:海綿動物|海綿動物]]や[[:ja:有櫛動物|有櫛動物]]などの[[:ja:二胚動物|二胚動物]]には循環系がない。 

血液は[[blood plasma/ja|血漿]]、[[red blood cell/ja|赤血球]]、[[white blood cell/ja|白血球]]、[[platelets/ja|血小板]]からなる[[Body fluid/ja|液体]]であり、[[oxygen/ja|酸素]]と[[nutrient/ja|栄養素]]を組織に運び、[[Metabolic waste/ja|老廃物]]を回収・処理しながら体内を循環している。循環する栄養素には[[Protein (nutrient)/ja|タンパク質]]や[[Mineral (nutrient)/ja|ミネラル]]が含まれ、その他の成分には[[hemoglobin/ja|ヘモグロビン]]、[[hormone/ja|ホルモン]]、酸素や[[carbon dioxide/ja|二酸化炭素]]などの[[gas/ja|気体]]が含まれる。これらの物質は栄養を供給し、[[immune system/ja|免疫系]]が[[diseases/ja|病気]]と闘うのを助け、[[Thermoregulation/ja|体温]]や[[pH/ja|自然のpH]]を安定させることで[[homeostasis/ja|恒常性]]の維持に役立っている。 

脊椎動物では、[[lymphatic system/ja|リンパ系]]は循環系を補完している。リンパ系は、余分な血漿（循環系の[[capillaries/ja|毛細血管]]から細胞間の[[interstitial fluid/ja|間質液]]として[[Capillary filtration/ja|濾過]]される）を、余分な体液を[[lymph/ja|リンパ]]として血液循環に戻す付属経路を経由して、体組織から運び出す。リンパ系は血液循環系の機能にとって不可欠なサブシステムであり、これがなければ血液中の水分が枯渇してしまう。 

リンパ系は免疫系とも連携している。リンパの循環は血液の循環よりもはるかに時間がかかり、閉鎖循環系（血液）とは異なり、リンパ系は開放系である。二次循環系と表現する資料もある。

循環系は多くの[[cardiovascular disease/ja|心血管系疾患]]に影響を受ける。[[Cardiologist/ja|循環器専門医]]は心臓を専門とする医薬品専門家であり、[[cardiothoracic surgeon/ja|心臓胸部外科医]]は心臓とその周辺部位の手術を専門とする。[[Vascular surgeon/ja|血管外科医]]は血管とリンパ管の障害に焦点をあてる。

==構造==
{{anchor|Human cardiovascular system}}
[[File:2101 Blood Flow Through the Heart.jpg|thumb|350px|胴体部の毛細血管網を示す肺循環と全身循環の血流。]]
循環器系には[[heart/ja|心臓]]、[[blood vessel/ja|血管]]、[[blood/ja|血液]]が含まれる。すべての脊椎動物の'''循環器系'''は心臓と血管からなる。循環系はさらに、[[pulmonary circulation/ja|肺循環]]と[[systemic circulation/ja|体循環]]の2つの主要な回路に分けられる。肺循環は、[[right heart/ja|右の心臓]]から脱酸素された血液を[[lung/ja|肺]]に送り、そこで酸素化された血液を[[left heart/ja|左の心臓]]に戻すループである。体循環は、酸素化された血液を左心臓から全身に送り、脱酸素化された血液を[[venae cavae/ja|静脈]]と呼ばれる[[Great vessels/ja|太い静脈]]を経由して右心臓に戻すループである。体循環はまた、''大循環''と''[[microcirculation/ja|微小循環]]の2つの部分として定義することもできる。平均的な成人の血液量は5～6クォート（約4.7～5.7リットル）で、体重の約7％を占める。血液は[[Blood plasma/ja|血漿]]、[[red blood cells/ja|赤血球]]、[[white blood cells/ja|白血球]]、[[platelets/ja|血小板]]で構成されている。[[digestive system/ja|消化器系]]も循環器系と連携し、[[heart/ja|心臓]]のポンプ機能を維持するために必要な栄養素を供給している。

心臓自体への[[coronary circulation/ja|冠状動脈循環]]、[[brain/ja|脳]]への[[cerebral circulation/ja|脳循環]]、[[kidney/ja|腎臓]]への[[renal circulation/ja|腎循環]]、肺の[[bronchi/ja|気管支]]への[[bronchial circulation/ja|気管支循環]]など、さらなる循環経路が関連している。

人間の循環系は[[closed circulatory system/ja|閉鎖的]]で、血液は[[blood vessels/ja|血管網]]の中に収まっている。栄養分は微小循環の細い血管を通って臓器に到達する。[[lymphatic system/ja|リンパ系]]は、[[lymphatic vessel/ja|リンパ管]]、[[lymph nodes/ja|リンパ節]]、[[lymphatic organs/ja|臓器]]、[[lymphatic tissues/ja|組織]]、循環[[lymph/ja|リンパ]]のネットワークからなる循環系の重要なサブシステムである。このサブシステムは[[open circulatory system/ja|開放系]]である。主な機能は、リンパを運び、[[interstitial fluid/ja|間質液]]を排出し、[[lymphatic duct/ja|リンパ管]]に戻し、循環系に戻すために心臓に戻すことである。もう一つの[[Lymphatic system/ja|#Function|主要な機能]]は、[[immune system/ja|免疫系]]と協力して[[pathogen/ja|病原体]]に対する防御を行うことである。

===心臓===
{{Main/ja|Heart/ja}}
[[File:Blood oxygenation to the pulmonary and systemic circulation.svg|thumb|肺循環と全身循環への血液酸素供給を示すヒトの[[heart/ja|心臓]]の図|border]]
心臓は血液を全身に送り、各[[Cell (biology)/ja|細胞]]に[[nutrient/ja|栄養]]と[[oxygen/ja|酸素]]を供給し、老廃物を除去する。左の心臓は、肺から[[systemic circulation/ja|体循環]]で全身に戻る酸素を含んだ血液を送り出す。右の心臓は[[pulmonary circulation/ja|肺循環]]で脱酸素血液を肺に送り出す。人間の心臓には、各循環ごとに1つの[[Atrium (heart)/ja|心房]]と1つの[[Ventricle (heart)/ja|心室]]があり、体循環と肺循環の両方で、[[left atrium/ja|左心房]]、[[left ventricle/ja|左心室]]、[[right atrium/ja|右心房]]、[[right ventricle/ja|右心室]]の合計4つの部屋がある。右心房は心臓の右側の上の部屋である。右心房に戻された血液は脱酸素（酸素が乏しい）され、右心室に送られ、肺動脈を通って肺に送られ、再酸素化と二酸化炭素の除去が行われる。左心房は、肺と肺静脈から新たに酸素化された血液を受け取り、強い左心室に送られ、大動脈を通って全身のさまざまな臓器に送り出される。

===肺循環===
{{Main/ja|Pulmonary circulation/ja}}
[[File:2119 Pulmonary Circuit.jpg|thumb|370px|right|[[heart/ja|心臓]]から肺に向かう[[pulmonary circulation/ja|肺循環]]。[[Pulmonary artery/ja|肺動脈]]と[[Bronchial artery/ja|気管支動脈]]の両方を示す。]]
肺循環は循環系の一部であり、[[Deoxygenated blood/ja|酸素欠乏状態の血液]]が心臓から[[pulmonary artery/ja|肺動脈]]を経由して[[lungs/ja|肺]]に送られ、[[pulmonary vein/ja|肺静脈]]を経由して心臓に戻される。

上・下[[vena cava/ja|大静脈]]からの酸素欠乏血液は心臓の右心房に入り、[[tricuspid valve/ja|三尖弁]]（右房室弁）を通って右心室に流れ込み、そこから[[pulmonary semilunar valve/ja|肺半月弁]]を通って肺動脈に送られ、肺に送られる。肺では[[Gas exchange/ja|ガス交換]]が行われ、{{CO2|link=yes}}が血液から放出され、酸素が吸収される。肺静脈は酸素を豊富に含んだ血液を[[left atrium/ja|左心房]]に戻す。

体循環とは別の回路である[[bronchial circulation/ja|気管支循環]]は、肺の太い気道の組織に血液を供給する。

====体循環====
[[File:2105 Capillary Bed.jpg|thumb|upright=1.4|毛細血管床]]
[[File:Capillary system CERT.jpg|thumb|動脈系と静脈系をつなぐ毛細血管網の図]]

体循環は、酸素化された血液を左心臓から[[aorta/ja|大動脈]]を通して全身に送り出す回路ループである。脱酸素された血液は、全身循環の中で[[inferior vena cava/ja|下大静脈]]と[[superior vena cava/ja|上大静脈]]という2つの大きな静脈を通って右心へ戻され、そこで右心房から肺循環に送り込まれて酸素化される。全身循環は、大循環と[[microcirculation/ja|微小循環]]の2つの部分からなると定義することもできる。

===血管===
循環系の[[blood vessel/ja|血管]]には、[[arteries/ja|動脈]]、[[veins/ja|静脈]]、[[capillaries/ja|毛細血管]]がある。心臓に血液を送り、心臓から血液を遠ざける太い動脈と静脈は[[great vessels/ja|大血管]]として知られている。 

====動脈====
{{main/ja|Artery/ja}}
{{See also/ja|Arterial tree/ja}}
[[File:Vein_art_near.png|thumb|心臓、主要な静脈、動脈を身体スキャンから作成した。]]
酸素を含んだ血液は、左心室から[[Aortic valve/ja|大動脈半月弁]]を通って体循環に入る。体循環の最初の部分は大動脈であり、巨大で肉厚の動脈である。大動脈はアーチを描きながら枝分かれし、胸部十椎の高さで横隔膜の大動脈口を通過した後、腹部へと入り、上半身に供給する。その後、下降して腹部、骨盤、会陰部、下肢に枝を供給する。

大動脈の壁は弾力性がある。この弾力性が全身の[[blood pressure/ja|血圧]]を維持するのに役立っている。大動脈が心臓からほぼ5リットルの血液を受け取ると、反発して血圧を脈動させる。大動脈が細い動脈に枝分かれするにつれて、その弾力性は減少し、コンプライアンスは増加する。

====毛細血管====
動脈は細動脈と呼ばれる小さな通路に分岐し、さらに毛細血管に分岐する。[[Capillary/ja|毛細血管]]は合流して血液を静脈系に送り込む。

====静脈====
{{main/ja|Vein/ja}}
毛細血管は[[venule/ja|細静脈]]に合流し、細静脈は静脈に合流する。[[venous/ja|静脈系]]は、主に心臓より上の組織を排出する上大静脈と、主に心臓より下の組織を排出する下大静脈という2つの大きな静脈に流れ込む。この2つの大静脈は心臓の右心房に流れ込む。

====門脈====
{{Main/ja|Portal venous system/ja}}

一般的には、心臓から出た動脈は毛細血管に分岐し、その毛細血管が集まって心臓に戻る静脈になる。[[Portal venous system/ja|門脈]]はこのわずかな例外である。ヒトの場合、唯一の重要な例は[[hepatic portal vein/ja|肝門脈]]であり、血液が消化産物を吸収する[[gastrointestinal tract/ja|消化管]]周辺の毛細血管から合流する； 
肝門脈は直接心臓に戻るのではなく、[[liver/ja|肝臓]]で第二の毛細血管系に分岐する。

====冠動脈循環====
{{Main/ja|Coronary circulation/ja}}
心臓自体は、体循環の小さな "ループ"を通じて酸素と栄養を供給され、4つの部屋の中にある血液からはほとんど栄養を得られない。冠循環は[[myocardium/ja|心筋]]そのものに血液を供給する。冠動脈循環は、大動脈の起始部付近から[[right coronary artery/ja|右冠動脈]]と[[left coronary artery/ja|左冠動脈]]の2本の[[coronary arteries/ja|冠動脈]]によって始まる。心筋に栄養を与えた後、血液は冠静脈を通って[[coronary sinus/ja|冠静脈洞]]に戻り、ここから右心房に入る。[[atrial systole/ja|心房収縮期]]の血液の逆流は、[[Thebesian valve/ja|テーベ弁]]によって阻止される。[[smallest cardiac veins/ja|最も細い心臓静脈]]は直接心室に流れ込む。

====脳循環====
{{Main/ja|Cerebral circulation/ja}}
脳には''前部''と''後部の動脈''から二重の血液供給がある。前部循環は[[Internal carotid artery/ja|内頸動脈]]から生じ、脳の前部に供給される。後方循環は[[Vertebral artery/ja|椎骨動脈]]から生じ、脳の後部と[[brainstem/ja|脳幹]]に供給される。前部と後部からの循環は[[circle of Willis/ja|ウィリス輪]]で合流（[[anastomise/ja|吻合]]）する。脳内の様々な細胞と血管系チャネルからなる[[neurovascular unit/ja|神経血管ユニット]]は、活性化した神経細胞への血液の流れを調節し、その高いエネルギー要求を満たすようにしている。

===腎循環===
[[renal circulation/ja|腎循環]]は[[kidney/ja|腎臓]]への血液供給で、多くの特殊な血管を含み、心拍出量の約20％を受け入れている。[[abdominal aorta/ja|腹部大動脈]]から分岐し、血液を[[inferior vena cava/ja|上行下大静脈]]に戻す。

==発達==
{{Anchor|Development}}
{{Main/ja|Heart development/ja|Vasculogenesis/ja|Vascular remodelling in the embryo/ja|Fetal circulation/ja}}
循環器の発達は[[embryo/ja|胚]]の[[vasculogenesis/ja|血管新生]]から始まる。
ヒトの動脈系と静脈系は胚の異なる部位から[[Human embryogenesis/ja|発生]]する。
動脈系は主に、胚の上部に発達する6対の[[aortic arches/ja|大動脈弓]]から発達する。静脈系は胎生4～8週目に3つの両側静脈から発生する。
[[Fetal circulation/ja|胎児循環]]は発生第8週以内に始まる。胎児循環には肺は含まれない、 肺は[[truncus arteriosus/ja|動脈管]]を通ってバイパスされる。
出生前、[[fetus/ja|胎児]]は[[placenta/ja|胎盤]]と[[umbilical cord/ja|臍帯]]を通して母親から[[oxygen/ja|酸素]]（と[[nutrient/ja|栄養分]]）を得る。

===動脈===
{{Main/ja|Aortic arches/ja}}
[[File:Erytrocyte deoxy to oxy v0.7.gif|thumb|循環系における典型的なヒト赤血球サイクルのアニメーション。このアニメーションでは、赤血球が毛細血管に入る際に変形する様子や、細胞が循環系に沿って酸素化状態を交代する際にバーの色が変化する様子が、より速いスピードで描かれている（平均[[Red blood cell/ja#Human|60秒のサイクル]]のうち20秒程度）。]]

ヒトの動脈系は、胎生4週目から[[aortic arches/ja|大動脈弓]]と[[dorsal aortae/ja|背側大動脈]]に由来する。第一大動脈弓と第二大動脈弓は退行し、それぞれ[[Maxillary artery/ja|上顎動脈]]と[[Stapedial artery/ja|舌状動脈]]のみを形成する。動脈系自体は大動脈弓3、4、6から発生する（大動脈弓5は完全に退縮する）。

胚の[[:wikt:dorsal|背]]側に存在する背側大動脈は、最初は胚の両側に存在する。これらは後に融合し、大動脈そのものの基礎を形成する。背中側と両側でここから約30本の細い動脈が分岐している。これらの枝は[[intercostal arteries/ja|肋間動脈]]、腕と脚の動脈、腰椎動脈、外側仙骨動脈を形成する。大動脈の両側への枝分かれは、[[Renal artery/ja|腎動脈]]、[[Inferior suprarenal artery/ja|上腎動脈]]、[[Gonadal artery/ja|性腺動脈]]を形成する。最後に、大動脈の前部で分岐するのは、[[vitelline arteries/ja|硝子体動脈]]と[[umbilical arteries/ja|臍動脈]]である。硝子体動脈は消化管の[[Celiac artery/ja|腹腔動脈]]、[[Superior mesenteric artery/ja|上腸間膜動脈]]、[[inferior mesenteric arteries/ja|下腸間膜動脈]]を形成する。出生後、臍動脈は[[Internal iliac artery/ja|内腸骨動脈]]を形成する。

===静脈===
{{Further/ja|Vasculogenesis/ja}}
ヒトの静脈系は、主に[[vitelline vein/ja|卵黄静脈]]、[[umbilical vein/ja|臍静脈]]、および[[Posterior cardinal vein/ja|心横静脈]]から発展し、これらすべてが[[sinus venosus/ja|静脈洞]]に注ぎ込むように形成される。

== 機能 ==
{{Anchor|Function}}
{{Main/ja|Blood/ja#Oxygen transport}}
海面気圧で空気を吸っている健康な人間の[[arterial blood/ja|動脈血]]サンプル中の酸素の約98.5％は、[[hemoglobin/ja|ヘモグロビン]]分子と化学的に結合している。約1.5％は物理的に他の血液液に溶けており、ヘモグロビンとは結合していない。ヘモグロビン分子は脊椎動物における酸素の主要な輸送体である。

==臨床的意義==
{{Anchor|Clinical significance}}
{{Further/ja|List of circulatory system conditions/ja}}
{{anchor|Health and disease}}
循環器系に影響を及ぼす疾患は多い。心臓や血管に影響を及ぼす[[cardiovascular disease/ja|心血管系疾患]]、[[anemia/ja|貧血]]など血液に影響を及ぼす[[hematologic disease/ja|血液系疾患]]、リンパ系に影響を及ぼす[[lymphatic disease/ja|リンパ系疾患]]などである。[[Cardiologist/ja|循環器専門医]]は心臓を専門とする医薬品専門家であり、心臓胸部外科医は心臓とその周辺の手術を専門とする。[[Vascular surgeon/ja|血管外科医]]は血管を専門とする。

===心血管疾患===
{{Main/ja|Cardiovascular disease/ja}}
心血管系に影響を及ぼす疾患は''心血管系疾患''と呼ばれる。

これらの疾患の多くは、時間の経過とともに発症し、運動習慣、食事、喫煙の有無、その他の生活習慣の選択に関係するため、「[[lifestyle disease/ja|生活習慣病]]」と呼ばれる。[[Atherosclerosis/ja|動脈硬化]]はこれらの病気の前兆である。[[Atheroma/ja|アテローム性動脈硬化症]]は、中・大動脈の壁に小さな粥腫性プラークが蓄積する病気である。これは最終的には成長したり破裂したりして動脈を閉塞させる。動脈硬化は[[acute coronary syndrome/ja|急性冠症候群]]の危険因子でもあり、心臓組織への酸素供給が突然不足する病気である。動脈硬化は[[aneurysm/ja|動脈瘤]]の形成や動脈の分裂（解離）などの問題とも関連している。

もう一つの主要な[[Thrombus/ja|心血管系疾患は "血栓"]]と呼ばれる凝血塊の形成である。血栓は静脈または動脈から発生する。[[Deep venous thrombosis/ja|深部静脈血栓症]]は主に下肢に起こるが、下肢の静脈に血栓ができる原因の1つで、特に長時間じっとしていた場合に起こる。これらの血栓は[[Embolus/ja|塞栓]]、つまり体内の別の場所に移動することがある。その結果、[[pulmonary embolus/ja|肺塞栓]]、[[transient ischaemic attack/ja|一過性脳虚血発作]]、[[stroke/ja|脳卒中]]などが起こる。

心血管系疾患は、[[Congenital heart defect/ja|心臓の欠陥]]や、出生後に起こるはずの循環動態の変化が起こらない[[persistent fetal circulation/ja|遷延性胎児循環]]など、先天性のものもある。循環器系の先天性変化のすべてが疾患と関連しているわけではなく、その多くは[[anatomical variation/ja|解剖学的変異]]である。

===検査===
[[File:Arteria-lusoria MRA MIP.gif|thumb|[[aberrant subclavian artery/ja|鎖骨下動脈異常]]の[[Magnetic resonance angiography/ja|MRI検査]]]]
循環系とその各部分の機能と健康状態は、手動および自動化されたさまざまな方法で測定される。これには、[[cardiovascular examination/ja|循環器検査]]の一部であるような簡単な方法が含まれる。例えば、[[blood pressure/ja|心拍数]]の指標となる[[pulse/ja|脈拍]]の測定、[[sphygmomanometer/ja|血圧計]]による[[blood pressure/ja|血圧]]の測定、[[stethoscope/ja|聴診器]]による心臓の[[cardiac murmur/ja|雑音]]（心臓の弁に問題があることを示す雑音）の聴取などである。また、[[electrocardiogram/ja|心電図]]を使って、心臓の中を電気がどのように通っているかを調べることもできる。

より侵襲的な方法もある。[[cannula/ja|カニューレ]]や[[catheter/ja|カテーテル]]を動脈に挿入して[[pulse pressure/ja|脈圧]]や[[pulmonary wedge pressure/ja|肺動脈楔入圧]]を測定することもある。血管造影は、動脈に染料を注入して動脈樹を可視化するもので、心臓（[[coronary angiography/ja|冠動脈造影]]）や脳に用いることができる。動脈を画像化すると同時に、[[stent/ja|ステント]]を挿入して閉塞や狭窄を固定し、コイルを挿入して活動性の出血を管理することもある。動脈を画像化するためにMRIを使用することもあり、[[magnetic resonance angiography/ja|MRI血管造影]]と呼ばれる。肺への血液供給の評価には、[[CT pulmonary angiogram/ja|CT肺血管造影]]が使用される。[[Doppler ultrasonography/ja#Blood vessels|血管超音波検査]]は、[[stenosis/ja|狭窄]]、[[Ultrasonography of deep venous thrombosis/ja|血栓症]]、[[Ultrasonography of chronic venous insufficiency of the legs/ja|静脈不全]]の診断など、[[venous system/ja|静脈系]]および[[arterial system/ja|動脈系]]に影響を及ぼす血管疾患の調査に使用される。[[catheter/ja|カテーテル]]を用いた[[intravascular ultrasound/ja|血管内超音波検査]]も選択肢の一つである。

===外科手術===

{{Further/ja|Vascular surgery/ja|Vascular bypass/ja}}
循環器系に対して行われる外科手術は数多くある：
* [[Coronary artery bypass surgery/ja|冠動脈バイパス手術]]
* [[angioplasty/ja|血管形成術]]に使用される[[Coronary stent/ja|冠動脈ステント]]
* [[Vascular surgery/ja|血管手術]]
* [[Vein stripping/ja|静脈ストリッピング]]
* 美容整形

心臓血管の手術は外来よりも入院で行われることが多く、米国では心臓血管手術の28％しか外来で行われていない。

==その他の動物==
{{Anchor|Other animals}}
[[File:Open Circulatroy.gif|thumb|バッタの開放循環系-心臓、血管、血液リンパからなる。血球は心臓から大動脈に送り込まれ、頭部と血球全体に分散された後、再び心臓のオスチアを通り、このプロセスを繰り返す。]]

{{multiple image
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 | header            = 脊椎動物の循環器
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 | caption1          = {{center|''魚類、両生類、哺乳類''}}'''1''': 心臓{{right|{{bg|#000066|&nbsp; &nbsp;}} 静脈血 &nbsp;}}<br />'''2''': [[Systemic circulation/ja|全身]]{{right|{{bg|#FF0000|&nbsp; &nbsp;}} 動脈血 &nbsp;&nbsp;}}<br />'''3''': [[Pulmonary circulation/ja|肺]]{{right|{{bg|#00CCFF|&nbsp; &nbsp;}} 混血 &nbsp; &nbsp;}}
}}
ヒトや他の[[:ja:脊椎動物|脊椎動物]]が閉じた血液循環系（血液が動脈、静脈、毛細血管のネットワークから出ることがないという意味）を持つのに対し、[[:ja:無脊椎動物|無脊椎動物]]の中には、心臓はあるが血管が限られている開口循環系を持つグループもある。最も原始的な[[diploblastic/ja|二胚葉]]動物[[phyla/ja|門]]には循環系がない。

付加的な輸送系であるリンパ系は、閉じた体循環を持つ動物にのみ見られるが、余分な間質液を血液に戻すための付属経路を提供する開放系である。

血管系が最初に出現したのは、おそらく6億年以上前の[[triploblasts/ja|三葉芽細胞]]の祖先であり、拡散による時間的距離的制約を克服した。一方、[[endothelium/ja|内皮]]は約5億4,000万～5億1,000万年前に脊椎動物の祖先で進化した。

===開放循環系===
{{See also/ja|Hemolymph/ja}}
[[:ja:節足動物|節足動物]]において、開放循環系とは、血液と間質液を区別することなく、'''血液腔'''と呼ばれる[[body cavity/ja|空洞]]の中の液体が直接臓器に酸素と栄養を供給するシステムである。[[Animal locomotion/ja|運動]]中の動物の筋肉運動は、[[hemolymph/ja|血液リンパ]]の移動を促進することができるが、ある領域から別の領域への流れを迂回させることには限界がある。心臓が弛緩すると、血液は開口した孔（ostia）を通って心臓の方へ引き戻される。

血液リンパは体内のすべての血小胞を満たし、すべての[[Cell (biology)/ja|細胞]]を取り囲んでいる。血液リンパは、[[water/ja|水]]、[[Inorganic chemistry/ja|無機]][[Salt (chemistry)/ja|塩類]]（主に[[sodium/ja|ナトリウム]]、[[chloride/ja|塩化物]]、[[potassium/ja|カリウム]]、[[magnesium/ja|マグネシウム]]、[[calcium/ja|カルシウム]]）、[[Organic chemistry/ja|有機化合物]]（主に炭水化物、[[protein/ja|タンパク質]]、[[lipid/ja|脂質]]）で構成されている。主要な酸素運搬分子は[[hemocyanin/ja|ヘモシアニン]]である。

血液リンパ内には自由浮遊細胞である[[hemocyte/ja|血球]]が存在する。これらは節足動物の[[immune system/ja|免疫システム]]において役割を果たしている。

[[File:Pseudoceros bifurcus - Blue Pseudoceros Flatworm.jpg|thumb|left|この''[[:en:Pseudoceros bifurcus|プセウドケロス・ビフルクス]]'のような扁形動物は、特殊な循環器官を持たない。]]

===閉鎖循環系===
[[File:Two chamber heart.svg|thumb|left|二室に分かれた魚の心臓]]

すべての脊椎動物、[[:ja:環形動物|環形動物]]（たとえば[[:ja:ミミズ|ミミズ]]）、頭足類（[[:ja:イカ|イカ]]、[[:ja:タコ|タコ]]、およびその近縁種）の循環体は、循環血液を常に心室や血管内に封じ込め、人間と同じように閉鎖系に分類される。それでも、[[:ja:魚類|魚類]]、[[:ja:両生類|両生類]]、[[:ja:爬虫類|爬虫類]]、[[:ja:鳥類|鳥類]]のシステムは、循環系の[[:ja:進化|進化]]のさまざまな段階を示している。閉鎖系は、血液を必要とする臓器に血液を送ることができる。

魚類では、血液は[[:ja:エラ|エラ]]の毛細血管を通って体組織の毛細血管に送られる。これは単一循環として知られている。したがって、魚の心臓は（2つの部屋からなる）''単一のポンプ''でしかない。

両生類やほとんどの爬虫類では、二重循環システムが使われているが、心臓は必ずしも完全に2つのポンプに分かれているわけではない。両生類は3室からなる心臓を持つ。

爬虫類では、心臓の[[ventricular septum/ja|心室中隔]]は不完全で、[[pulmonary artery/ja|肺動脈]]には[[sphincter muscle/ja|括約筋]]がある。これにより、第二の血流経路が可能となる。血液が肺動脈を通って肺に流れる代わりに、括約筋を収縮させ、この血流を不完全な心室中隔を通って左心室に導き、[[aorta/ja|大動脈]]を通って外に出すことができる。つまり、血液は毛細血管から心臓に流れ、肺ではなく毛細血管に戻る。このプロセスは、[[ectothermic/ja|外温性]]（冷血）動物の体温調節に役立っている。

哺乳類、鳥類、[[:ja:ワニ|ワニ]]類では、心臓が2つのポンプに完全に分離しており、合計4つの心臓室がある。鳥類とワニ類の4室心臓は、哺乳類のそれとは独立して進化したと考えられている。二重循環システムは、肺から戻った血液を再加圧することを可能にし、組織への酸素供給を早める。

===循環系がない===
[[:ja:扁形動物|扁形動物]]を含むいくつかの動物には循環系がない。扁形動物の[[body cavity/ja|体腔]]には内張りもなければ、液体も封入されていない。その代わり、筋肉質な[[pharynx/ja|咽頭]]が大きく枝分かれした[[digestive system/ja|消化器系]]につながっており、すべての細胞に栄養素が直接[[diffusion/ja|行き渡る]]ようになっている。ヒラムシは背腹扁平な体型をしているため、どの細胞も消化器系や生物体外との距離が限られている。[[Oxygen/ja|酸素]]は周囲の水から細胞内に拡散し、二酸化炭素は細胞外に拡散する。その結果、すべての細胞は輸送システムを必要とせずに栄養分、水、酸素を得ることができる。

クラゲのように、消化の場であると同時に循環の場としても機能する）消化管腔からさらに広範囲に枝分かれしている動物もいるが、この枝分かれによって、消化は内層で始まるため、体液を外層に到達させることができる。

[[:ja:クラゲ|クラゲ]]のように、消化の場であると同時に循環の場としても機能する）[[gastrovascular cavity/ja|消化管腔]]からさらに広範囲に枝分かれしている動物もいるが、この枝分かれによって、消化は内層で始まるため、体液を外層に到達させることができる。

==歴史==
{{Anchor|History}}
[[File:Charta ex qva figvram parare convenit, illi qvae nervorvm seriem exprimit appendendam, 1543..JPG|thumb|right|心臓、肺、肝臓、腎臓を含む血管の人体解剖図。心臓、肺、肝臓、腎臓が含まれ、他の臓器には番号が振られ、その周りに配置されている。このページの図を切り取る前に、[[:en:Vesalius|ヴェサリウス]]は読者にこのページを羊皮紙に糊付けするよう勧めており、パーツを組み立て、重層的な図を下地の「筋肉マン」の図に貼り付ける方法を指示している。「Epitome", fol.14a. HMD Collection, WZ 240 V575dhZ 1543.]]
循環系に関する最古の文献は、[[Ancient Egyptian medicine/ja|古代エジプトの医学]]パピルス「[[:en:Ebers Papyrus|エベルス・パピルス]]」（紀元前16世紀）にある。この[[:ja:パピルス|パピルス]]には、肉体的なものから精神的なものまで、700以上の処方と治療法が記されている。このパピルスでは、心臓と動脈がつながっていることを認めている。エジプト人は、空気は口から入って肺と心臓に入ると考えていた。空気は心臓から動脈を通って各部位に送られる。この循環系の概念は部分的にしか正しくないが、科学的思考の最古の記述のひとつである。

紀元前6世紀、[[:en:History of India|古代インド]]の[[Ayurveda/ja|アーユルヴェーダ]]医師[[:en:Sushruta|スシュルタ]]は、体内の体液循環に関する知識を知っていた。彼はまた、Dwivedi & Dwivedi (2007)によって「チャンネル」と表現された動脈の知識も持っていたようだ。[[Heart valve/ja|心臓の弁]]は、紀元前4世紀頃に[[:en:Hippocrates|ヒポクラテス]]学派の医師によって発見された。しかし、当時はその機能が正しく理解されていなかった。死後、血液は静脈に溜まるため、動脈は空っぽに見える。古代の解剖学者たちは、動脈は空気で満たされており、空気を運ぶためのものだと考えていた。

[[Ancient Greek Medicine/ja|ギリシャの医師]] [[:en:Herophilus|ヘロフィロス]]は、静脈と動脈を区別していたが、[[pulse/ja|脈拍]]は動脈そのものの性質だと考えていた。ギリシアの解剖学者[[:en:Erasistratus|エラシストラトゥス]]は、生きている間に切られた動脈が出血することを観察した。彼はこの事実を、動脈から逃げ出した空気が、非常に細い血管によって静脈と動脈の間に入り込んだ血液と入れ替わる現象に起因すると考えた。このように、彼は毛細血管を仮定していたようだが、血液の流れは逆であった。

紀元後2世紀の[[:ja:ローマ|ローマ]]では、[[Ancient Greek Medicine/ja|ギリシアの医師]] [[:en:Galen|ガレノス]]が血管が血液を運ぶことを知っており、静脈（暗赤色）と動脈（より明るく薄い）血液を識別し、それぞれが別個の機能を持つことを明らかにした。成長とエネルギーは肝臓で胆汁から作られた静脈血から得られ、一方、動脈血はプネウマ（空気）を含むことによって活力を与え、心臓から発生した。血液は両方の臓器から体のあらゆる部分に流れ、そこで消費され、心臓や肝臓に血液が戻ることはなかった。心臓は血液を送り出すのではなく、拡張期に心臓の運動が血液を吸い込み、血液は動脈自体の脈動によって動いていた。

ガレノスは、動脈血は静脈血が左心室から右心室へ、心室中隔の「孔」を通過して作られ、空気は肺から肺動脈を通って心臓の左側に送られると考えた。動脈血が「すす」のような蒸気を発生させ、肺動脈を経由して同じく肺に送られ、吐き出される。

1025年、[[Ancient Iranian Medicine/ja|ペルシアの医師]] [[:en:Avicenna|アヴィセンナ]]による『[[:en:The Canon of physician|医学大全]]』は、「心室中隔に穴があり、その穴を通って血液が心室間を移動するというギリシャの概念を誤って受け入れた」と述べている。にもかかわらず、アヴィセンナは「心臓の周期と弁機能について正しく書き」、『脈拍論』では「血液循環のビジョンを持っていた」。アヴィセンナは、ガレノスの誤った脈拍理論を改良する一方で、脈拍について初めて正しい説明を行った： "脈拍の各拍動は2回の運動と2回の休止からなる。このように、膨張：休止：収縮：休止である。脈拍は心臓と動脈の運動であり、膨張と収縮が交互に繰り返される。"

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In 1242, the [[Medicine in medieval Islam|Arabian physician]], [[Ibn al-Nafis]] described the process of [[pulmonary circulation]] in greater, more accurate detail than his predecessors, though he believed, as they did, in the notion of vital spirit ([[pneuma]]), which he believed was formed in the left ventricle. Ibn al-Nafis stated in his ''Commentary on Anatomy in Avicenna's Canon'':
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<blockquote>...the blood from the right chamber of the heart must arrive at the left chamber but there is no direct pathway between them. The thick septum of the heart is not perforated and does not have visible pores as some people thought or invisible pores as Galen thought. The blood from the right chamber must flow through the vena arteriosa (pulmonary artery) to the lungs, spread through its substances, be mingled there with air, pass through the arteria venosa ([[pulmonary vein]]) to reach the left chamber of the heart and there form the vital spirit...</blockquote>
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In addition, Ibn al-Nafis had an insight into what would become a larger theory of the [[capillary]] circulation. He stated that "there must be small communications or pores (''manafidh'' in Arabic) between the pulmonary artery and vein," a prediction that preceded the discovery of the capillary system by more than 400 years. Ibn al-Nafis' theory, however, was confined to blood transit in the lungs and did not extend to the entire body.
</div>

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[[Michael Servetus]] was the first European to describe the function of pulmonary circulation, although his achievement was not widely recognized at the time, for a few reasons. He firstly described it in the "Manuscript of Paris" (near 1546), but this work was never published. And later he published this description, but in a theological treatise, ''Christianismi Restitutio'', not in a book on medicine. Only three copies of the book survived but these remained hidden for decades, the rest were burned shortly after its publication in 1553 because of persecution of Servetus by religious authorities.
</div>

肺循環の発見でよりよく知られているのは、[[:en:Vesalius|ヴェサリウス]]の[[University of Padua|パドヴァ]]での後継者である[[:en:Realdo Colombo|レアルド・コロンボ]]による1559年のことである。

[[File:William Harvey ( 1578-1657) Venenbild.jpg|thumb|[[:en:William Harvey|ウィリアム・ハーヴェイ]]の''[[Wikipedia:Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus|Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus]]''（1628年）より静脈の画像。]]

最後に、[[:en:Hieronymus Fabricius|ヒエロニムス・ファブリキウス]]の弟子であったイギリスの医師[[:en:William Harvey|ウィリアム・ハーヴェイ]]（彼はその機能を認識することなく静脈の弁について記述していた）が一連の実験を行い、1628年に''[[Wikipedia:Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus|Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus]]''を発表した。最も重要なことは、心臓の拍動が、体の四肢の微細な連結部を通じて血液の連続循環を生み出すということである。これは、イブン・アル＝ナフィスが心臓と肺の解剖学的構造と血流を洗練させたのとはまったく異なる概念の飛躍である」。この著作は本質的に正しい説明で、徐々に医薬品界を納得させた。しかし、ハーヴェイは動脈と静脈をつなぐ毛細血管系を特定することはできなかった。これらは後に[[:en:Marcello Malpighi|マルチェロ・マルピーギ]]によって1661年に発見された。

1956年、[[:en:André Frédéric Cournand|アンドレ・フレデリック・クルナン]]、[[:en:Werner Forssmann|ヴェルナー・フォルスマン]]、[[:en:Dickinson W. Richards|ディッキンソン・W・リチャーズ]]は、「[[heart catheterization/ja|心臓カテーテル治療]]と循環系の病理学的変化に関する発見に対して」[[:en:List of Nobel laureates in Physiology or Medicine|ノーベル医学賞]]を受賞した。
フォルスマンはノーベル賞受賞講演の中で、ハーヴェイが1628年に著書を出版したことで心臓病学が誕生したと述べている。

1970年代、[[:en:Diana McSherry|ダイアナ・マクシェリー]]は、外科手術を必要とせずに循環系と心臓の画像を作成するコンピュータベースのシステムを開発した。

==こちらも参照==
{{Portal|Medicine}}
{{col div|colwidth=30em}}
* {{annotated link|Cardiology/ja}}
* {{annotated link|Cardiovascular drift/ja}}
* {{annotated link|Cardiac cycle/ja}}
* {{annotated link|Vital heat/ja}}
* {{annotated link|Cardiac muscle/ja}}
* {{annotated link|Major systems of the human body/ja}}
* {{annotated link|Amato Lusitano/ja}}
* {{annotated link|Vascular resistance/ja}}
{{colend}}

==外部リンク==
{{Commons category|Cardiovascular system}}
{{Wiktionary}}

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* [https://cnx.org/content/m46646/latest/ Circulatory Pathways] in ''Anatomy and Physiology'' by [[OpenStax]]
* [https://web.archive.org/web/20040611041411/https://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookcircSYS.html The Circulatory System]
* [https://web.archive.org/web/20121113223851/https://www.michaelservetusresearch.com/ENGLISH/works.html Michael Servetus Research] Study on the Manuscript of Paris by Servetus (1546 description of the Pulmonary Circulation)

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{{Arteries and veins}}
{{Cardiovascular physiology}}
{{Development of circulatory system}}
{{Circulatory system pathology}}
{{Human systems and organs}}
{{Underwater diving|scidiv}}
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[[Category:Circulatory system| ]]
[[Category:Exercise physiology]]
[[Category:Angiology]]