心臓
心臓（しんぞう）とは、血液循環の原動力となる、血液循環系の中枢器官である。心臓は、ほとんどの動物に見られる筋肉から成る臓器である。この臓器は血管を通して血液を送り出す。
概要[編集]
心臓は特に脊椎動物のもつ筋肉質の臓器であり、律動的な収縮によって血液の循環を行うポンプの役目を担っている。あるいは、環形動物・軟体動物・節足動物などの無脊椎動物における似たような役割の構造である。心臓と血管は合わせて循環器系を構成する。送り出された血液は組織に酸素と栄養素を運び、同時に二酸化炭素などの代謝廃棄物（英語版）を肺へ運ぶ。ヒトでは、心臓はおよそ握り拳ほどの大きさで、肺の間の胸部の中央区画、すなわち縦隔に位置している。
ヒト、他の哺乳類、鳥類では、心臓は4つの部屋（心腔）に分かれている。すなわち血流から見て上流、左右の心房（英語版）と下流の左右の心室（英語版）である。一般的に、右心房と右心室を合わせて右心、左心房と左心室を合わせて左心と呼ぶ。魚類は2つの心腔、すなわち心房と心室を一つだけ持ち、ほとんどの爬虫類と両生類は3つの心腔（2心房1心室）を持つ。健康な心臓では、心臓弁（英語版）により血液は一方向にのみ流れ、逆流を防いでいる。心臓は保護袋である心膜に包まれており、その中には少量の液体（心嚢液）も含まれている。心臓の壁は3層で構成されている。すなわち、心外膜、心筋、心内膜である。
ヒトでは、心臓は洞房結節のペースメーカー細胞（英語版）群によって決定されるリズムで血液を送り出す。これらの細胞は電流を生成し、心臓を収縮させ、房室結節を通って心臓の伝導系に沿って伝わる。
体内で脱酸素化された血液は、上・下大静脈から右心房に入り、右心室に流れる。ここから肺循環を通って肺へ拍出され、そこで酸素を取り込み、二酸化炭素を放出する。酸素化された血液は左心房に戻り、左心室を通過し、大動脈を通って体循環へ送り出される。そこで動脈、細動脈、毛細血管を通り、血管と細胞の間で栄養素やその他の物質が交換され、酸素を失い、二酸化炭素を得る。その後、細静脈を経て静脈を通り、心臓に戻る。心臓は安静時に約72回/分の心拍数で鼓動する。運動は一時的に心拍数を上げるが、長期的には低下させ、心臓の健康に良い。心臓は送り出す血液のうち約5%を心臓自身で用いている。心臓を潤す血管は冠動脈（冠状動脈）といい、大動脈基部のバルサルバ洞から右心房・心室に伸び心臓の下部を回りこんで左心室の後・下壁に至る右冠動脈と、左心房・心室前方から中隔・心尖部に伸びる左冠動脈の2本に枝分かれする。心筋は大きく脈動するため、心筋自体への血液の供給は主に筋肉の縮まる力が低くなった心臓拡張時に行われる。心臓は交感神経と副交感神経の支配を受ける。前者は心拍数や心筋収縮力の増加および興奮伝達速度を早め、後者はこれらの減少や遅延を促す。
心血管疾患は2008年時点で世界的に最も多い死因であり、全人類の死亡の30%を占めている。これらの死亡のうち4分の3以上が冠動脈疾患と脳卒中によるものであった。危険因子（英語版）[要曖昧さ回避]には以下のものがある。喫煙、肥満（英語版）、運動不足、高コレステロール血症、高血圧、そして適切にコントロールされていない糖尿病など。心血管疾患は症状が乏しいが、胸痛や呼吸困難を引き起こすことがある。心臓病の診断は多くの場合、病歴の聴取、聴診器で心音（英語版）を聴診すること、また心電図や超音波を使用する心臓超音波検査によって行われる。心臓疾患の専門医は循環器内科医だが、治療には多くの医療専門分野が関わることがある。
10代の心拍音
聴診器で聴いた、健康な16歳の子どもの心臓が正常に拍動する音。
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構造[編集]
位置と形状[編集]
ヒトの心臓は縦隔内下部のほぼ中央、第5胸椎から第8胸椎の高さに位置している。心膜と呼ばれる二重膜の袋が心臓を取り囲み、縦隔に付着している。心臓の後面には食道や胃があり、さらにその後方に脊椎がある。胸肋面と呼ばれる前面は胸骨と肋軟骨（英語版）の後ろに位置している。心臓の上部には、大血管（大静脈、大動脈、肺動脈）が付着している。心臓の上部は第3肋軟骨の高さに位置している。
心臓の形はおおまかには、逆円錐状で、その軸は左斜め側に傾いている。そのため心臓の下部は左側に傾き、肋骨の左側第5肋間から鎖骨中線の間に位置する。心臓は、上部の太く大きな血管があり右後方に尖る部分を「心底」、下部の左前方に尖った部分を「心尖」と言う。成人の場合、心尖は正中線（胸骨中線（英語版））から左に8〜9 cm、第4肋骨と第5肋骨（第5肋間）の肋軟骨との関節の近くにあり、ここに触れると拍動を確認できる。成人の心臓の重さは250〜350グラムである。心臓はよく拳のサイズと表現される（長さ12 cm、幅8 cm、厚さ6 cm）が、この説明には異論もあり、心臓はわずかに大きい可能性がある。よく鍛えられたアスリートは、運動の効果により、骨格筋と同様に、心筋も肥大し、かなり心臓が大きくなることがある。
心臓の大部分は通常、胸の左側にわずかにずれている（左胸心）。まれな先天性障害（右胸心）では、心臓が右側にずれているが、体のすべての部分に血液を送り出すために左心がより強く大きいため、左側にあるように感じられる。左肺は右肺よりも小さく、心臓を収容するためのくぼみ（心切痕）がある。
心腔[編集]
ヒトの心臓には4つの内腔、すなわち心腔がある。心腔は二対の心房・心室、つまり右心房、左心房、右心室、左心室から成る。それぞれの壁は、心房よりも心室が、同じ心室でも左心室の方が厚い。上部の2つの心房（英語版）は血液を受け取る側の心腔で、下部の2つの心室（英語版）は送り出す側の心腔である。心房は房室中隔（英語版）にある房室弁（英語版）を通して心室に開いている。この境界は心臓の表面からも冠状溝（英語版）として観察できる。右心房の上部には耳のような構造があり、右心耳と呼ばれ、左心房の上部にも左心耳がある。右心房と右心室を合わせて右心と呼ぶことがある。同様に、左心房と左心室を合わせて左心と呼ぶこともある。心室は心室中隔によって互いに分離されており、心臓の表面からは、前室間溝（英語版）と後室間溝（英語版）として見ることができる。
心臓骨格（英語版）は密な結合組織（英語版）より成る。心臓骨格は房室中隔を形成し、心房を心室から分離し、4つの心臓弁（英語版）の基礎となる線維輪を形成する。心臓骨格はまた、心臓の電気伝導系統において重要な境界を提供している。なぜなら、コラーゲンは電気を伝導できないからである。心房中隔（英語版）は心房を分離し、心室中隔は心室を分離している。
弁[編集]
心房と主要な血管が除去された状態で、4つの弁がすべて明確に見える。
弁、動脈、静脈が示された心臓。白い矢印は血液の正常な流れの方向を示している。
心臓には4つの弁があり、それらが心臓の各部屋を分けている。各心房と心室の間に1つの弁があり、各心室の出口に1つの弁がある。つまり、弁は右心房と右心室、右心室と肺動脈、左心室と大動脈、左心房と左心室の間に存在し、それぞれ、三尖弁（右房室弁）、肺動脈弁、大動脈弁、僧帽弁（左房室弁、二尖弁）と呼ばれる。
心房と心室の間にある弁は房室弁（英語版）と呼ばれる。右心房と右心室の間の房室弁は三尖弁と呼ぶ。三尖弁は3つの弁尖を持ち、腱索（英語版）と3つの乳頭筋（前・後・中隔乳頭筋）に接続している。僧帽弁は左心房と左心室の間にあり、二尖弁とも呼ばれる。これは2つの弁尖（前尖と後尖）を持ち、これらの弁尖も腱索を介して心室壁から突き出た2つの乳頭筋に接続している。
乳頭筋は腱索という軟骨性の接続を通じて心臓の壁から弁へ伸びている。これらの筋肉は弁が閉じる際に弁がひっくり返らないようにする。心周期の弛緩期には、乳頭筋も弛緩しており、腱索の張力はわずかである。心臓の部屋が収縮すると乳頭筋も収縮し、腱索に張力を生じさせ、房室弁の弁尖が所定の位置に保持され、弁が心房側に押し戻されるのを防ぐ。
さらにそれぞれ3枚の半月弁が各心室の出口に位ある。肺動脈弁は肺動脈の基部に位置しており、3つの弁尖を持ち、乳頭筋には繋がっていない。心室が弛緩すると、動脈から心室に血液が逆流し、この血流がポケット状の弁を満たし、弁尖に圧力をかけて弁を閉じる。半月状の大動脈弁は大動脈の基部にあり、これも乳頭筋には接続されていない。この弁も3つの弁尖を持ち、大動脈からの逆流による圧力で閉じる。
右心[編集]
右心は2つの部屋、右心房と右心室からなり、弁で分けられている。この弁は三尖弁である。
右心房は、体の2つの主要な静脈である上大静脈と下大静脈からほぼ絶え間なく血液を受け取る。また、冠循環からの少量の血液は、下大静脈の開口部のすぐ上、内側にある冠状静脈洞（英語版）を通じて右心房に排出される。右心房の壁には、胎児期の心臓に存在していた開口部である卵円孔の名残である、卵円窩（英語版）という楕円形のくぼみがある。右心房の内面の大部分は滑らかで、卵円窩のくぼみは内側に位置し、前面には櫛状筋（英語版）の顕著な隆起があり、これらは右心耳（英語版）にも存在する。
右心房は三尖弁を通じて右心室と接続されている。右心室の壁には、肉柱と呼ばれる心筋の隆起があり、心内膜で覆われている。これらの筋肉の隆起に加え、中隔縁柱（英語版）と呼ばれる心筋の帯が、心内膜で覆われた状態で、右心室の薄い壁を強化し、心臓の伝導において重要な役割を果たしている。この帯は心室中隔の下部から生じ、右心室の内部空間を横切り、下側の乳頭筋と接続している。右心室は肺動脈幹に向かって先細りしており、収縮時に血液を排出する。肺動脈幹は左肺と右肺に向かって分岐し、血液をそれぞれの肺に運ぶ。肺動脈弁は右心室と肺動脈幹の間にある。
左心[編集]
左心には2つの部屋があり、左心房と左心室が僧帽弁によって分けられている。
左心房は4本ある肺静脈を通じて肺から酸素化された血液を受け取る。左心房には左心耳（英語版）と呼ばれる小さな袋状の構造がある。右心房と同様に、左心房も櫛状筋で覆われている。
左心室は右心室に比べて壁が非常に厚く、これは全身に血液を送り出すためにより大きな力が必要だからである。右心室と同様に、左心室にも肉柱があるが、中隔縁柱（英語版）は存在しない。左心室は血液を大動脈弁を通じて全身に送り出す。大動脈弁の上には小さな開口部が2つあり、そこから冠状動脈を経由して血液が心筋に供給される。左側の弁尖の上には左冠状動脈があり、右側の弁尖の上には右冠状動脈（英語版）がある。
壁[編集]
心臓を動かす厚い筋肉は心筋と呼ばれ、骨格筋と同様にアクチンとミオシンのフィラメントが滑走して動く横紋筋でありながら、多くの枝分かれ構造を持ち互いに境界膜（介在膜）で電気的に連絡し、まるで1つの大きな細胞のように同期する機能的合胞体となっている。この心筋は心臓を螺旋状に取り囲んでいる。心筋は伸展の大きさに対応して強い収縮を行い、流入する血液が多くなると強く縮んで拍出量を増やす。これはスターリングの法則と呼ばれる。
心臓の壁は、内側の心内膜、中間の心筋、外側の心膜の3層で構成されている。これらは二重膜で覆われた嚢である心膜に囲まれている。
心臓の最も内側の層は心内膜と呼ばれ、単層扁平上皮で構成され、心腔と弁を覆っている。これは心臓の静脈や動脈の内皮と連続しており、薄い結合組織層を介して心筋と接続している。心内膜はエンドセリンを分泌し、心筋の収縮を調節する役割を果たす可能性もある。
心臓壁の中層は心筋で、心筋組織—横紋筋でできた不随意筋であり、コラーゲンの枠組みで囲まれている。心筋のパターンは優雅で複雑であり、筋細胞は心臓の部屋の周りを渦巻き、螺旋を描いている。外側の筋肉は心房や大血管の基部を8の字の形で取り囲み、内側の筋肉は2つの心室の周りを8の字の形で包み、心尖部に向かって進んでいる。この複雑な渦巻き状のパターンが、心臓が血液を効果的に送り出すのに役立っている。
心筋には2種類の細胞が存在する。容易に収縮できる筋細胞と、伝導系のペースメーカー細胞（英語版）である。筋細胞は心房と心室の細胞の大部分（99％）を占めている。これらの収縮性細胞は、介在板によって接続されており、ペースメーカー細胞からの心臓活動電位（英語版）のインパルスに迅速に反応することができる。介在板は、筋細胞が合胞体として機能し、心臓全体の収縮を引き起こし、血液を心臓や大血管に送り出す収縮を可能にしている。ペースメーカー細胞は心筋細胞の1％を占め、心臓の伝導系を形成している。これらは収縮性細胞よりもはるかに小さく、筋原線維（英語版）が少ないため、収縮能力は限られている。その機能は多くの点でニューロンに似ている。心筋組織には自動能（英語版）と呼ばれる特有の機能があり、決まった速度で心臓活動電位を発生させ、それを細胞間で迅速に広げて心臓全体の収縮を引き起こす。
心筋細胞には、特定のタンパク質が発現している。これらは主に筋収縮に関連し、アクチン、ミオシン、トロポミオシン、およびトロポニンと結合する。これにはMYH6（英語版）、ACTC1（英語版）、TNNI3（英語版）、N-カドヘリン、およびプラコフィリン-2（英語版）が含まれる。他の発現しているタンパク質にはMYH7（英語版）やLDB3（英語版）があり、これらは骨格筋にも発現している。
心膜[編集]
心膜は心臓を包む嚢である。心外膜とも呼ばれる。心膜の外側の硬い部分は線維性心膜と呼ばれる。これには漿膜と呼ばれる内側の二重膜が裏打ちされており、この漿膜は二重膜の間に心嚢液を生成して心臓の表面を潤滑にし、心臓の拍動から生じる摩擦を低減する効果を持つ。線維性心膜に付着している漿膜の部分は壁側心膜と呼ばれ、心臓に付着している部分は臓側心膜と呼ばれる。心膜は、胸腔内の他の構造との摩擦を減らし、心臓の位置を安定させ、感染から心臓を保護する役割を果たしている。
冠循環[編集]
心臓組織は、体内の他の細胞と同様に、酸素や栄養素の供給を必要とし、代謝廃棄物（英語版）の除去のための経路も必要である。これを実現するのが冠循環で、冠循環には動脈、静脈、およびリンパ管（英語版）が含まれる。冠動脈を通る血流は、心筋の弛緩や収縮に応じて、流量にピークと谷がある。
心臓組織は、大動脈弁のすぐ上から出る2本の動脈から血液を受け取る。これらは左冠状動脈と右冠状動脈（英語版）である。左冠状動脈は大動脈から分岐してすぐに、左前下行枝（英語版）と左回旋枝（英語版）の2つに分かれる。左前下行枝は心臓の前面、外側、左心室の中隔を供給する。これを行うために、左前下行枝は小さな枝（対角枝と中隔枝）に分岐する。左回旋枝は左心室の後面と下部を供給する。右冠状動脈は右心房、右心室、および左心室の後下部を供給する。また、右冠状動脈は房室結節（ヒトの約90％）および洞房結節（ヒトの約60％）に血液を供給する。右冠状動脈は心臓の後面の溝に沿って走り、左前下行枝は心臓の前面の溝に沿って走る。心臓を供給する動脈の解剖学的構造は、人によって大きな違いがある。動脈はその末端でさらに小さな枝に分かれ、それぞれの動脈供給の境界で合流する。
冠状静脈洞（英語版）は、右心房に流れ込む大きな静脈であり、心臓のほとんどの静脈からの排出血液を受け取る。冠状静脈洞は大心静脈（英語版）（左心房および両心室からの血流を受け取る）、後心静脈（英語版）（左心室後部）、中心臓静脈（英語版）（左心室と右心室の底部）、および小心静脈（英語版）から血液を受け取る。前心静脈（英語版）は右心室の前部から血流を受け取り、直接右心房に合流する。
心臓の3つの層の下には、リンパ管叢と呼ばれる微細なリンパ管のネットワークが存在する。これらのネットワークは左と右の主幹に集まり、心臓の表面にある心室の間の溝に沿って上行し、途中で細いリンパ管と合流する。これらのリンパ管は房室間溝に入り、横隔膜上の左心室部分から流出するリンパ管と合流する。左側のリンパ管はこのリンパ管と合流し、肺動脈と左心房に沿って進み、下気管支リンパ節（英語版）で終わる。右側のリンパ管は右心房と横隔膜上の右心室部分に沿って進む。通常、これは上行大動脈の前を通過し、最終的に腕頭リンパ節で終わる。
神経支配[編集]
心臓は迷走神経および交感神経幹から分岐した神経から信号を受け取る。これらの神経は心拍数に影響を与えるが、直接制御することはない。交感神経はまた心臓の収縮力にも影響を与える。これらの神経を介して伝わる信号は、延髄にある2対の心血管中枢（英語版）から発生する。副交感神経系の迷走神経は心拍数を減少させ、交感神経幹からの神経は心拍数を増加させる。これらの神経は心臓の上にある神経のネットワークである心臓神経叢（英語版）を形成する。
迷走神経は脳幹から出る長い神経で、胸部および腹部の多くの器官、特に心臓に副交感神経の刺激を与える。交感神経幹からの神経信号はT1–T4の胸神経節（英語版）を通って洞房結節および房室結節、さらには心房や心室に向かって伝わる[要出典]。心室は副交感神経繊維よりも交感神経繊維で豊富に支配されている。交感神経の神経伝達物質は、ノルアドレナリン（ノルエピネフリンとも呼ばれる）である。ノルアドレナリンは心臓のベータ1アドレナリン作用性受容体（英語版）に結合する。これにより再分極期間が短縮され、脱分極と収縮の速度が速まり、心拍数が増加する。化学的またはリガンド依存性のナトリウムおよびカルシウムイオンチャネルが開き、正に帯電したイオンの流入を可能にする。
