آشنایی با قلب ماهی ها

شاید فکر کنی قلب ماهی‌ها خیلی ساده‌اس، اما سخت در اشتباهی! این قلب‌های کوچک، مثل یه ماشین پیچیده، پر از شگفتی و تفاوت‌های جذاب با قلب ما آدم‌هاست. آماده‌ای سفر کنیم به اعماق بدن ماهی‌ها و از نزدیک با این پمپ شگفت‌انگیز آشنا بشیم؟

اما قبلش بذار برات مشخص کنم:

چرا مهمه تا با قلب ماهی ها آشنا بشیم؟؟

 آشنایی با این اندام خیلی مهمه چون بیماری های مختلفی هستن که این اندام حیاتی و تهدید می کنن. در اغلب موارد هم باعث مرگ ناگهانی ماهی نمیشن، بلکه ذره ذره به ماهی آسیب می زنن و این باعث میشه مثلا اون ماهی نمیتونه استرس ها رو مثل استرس جابجایی رو تحمل کنه. از طرفی باعث کاهش میزان رشد ماهی ها و پایین اومدن راندمان تولید هم میشه. اصلا میدونستی یکی از دلایل ایجاد دراپسی یا همون آسیت در ماهی­ها مشکلات قلبی هست؟؟!!

اگه میخوای با بیماری های قلبی آشنا شی اینجا کلیک کن!

 اما قبل از اینکه بخوایم بیماری ماهی ها رو با هم بررسی کنیم، باید اول با خود قلب ماهی آشنا بشیم.

قلب ماهی: یک پمپ خطی ساده، اما هوشمند!

تصور کن قلب ما آدم‌ها مثل یک خانه دو طبقه با اتاق‌های زیاد و راهروهای پیچیده است. اما قلب ماهی‌ها بیشتر شبیه یک قطار کوچولو است که واگن‌هایش پشت سر هم قرار گرفته‌اند. این قطار چهار تا واگن اصلی داره که خون رو در یک مسیر خطی و پشت سر هم پمپ می‌کنه:

1. سینوس وِنوسوس (Sinus Venosus): واگن ورودی یا اتاق انتظار خون “مصرف‌شده” یعنی اون خونی که اندام ها مصرفش کردن و حالا به قلب برگشته.
2. دهلیز (Atrium): واگن پمپاژ اولیه.
3. بطن (Ventricle): واگن قدرت اصلی، که خون رو با فشار زیاد پمپ می‌کنه.
4. بولبوس آرتریوسوس (Bulbus Arteriosus) یا کونوس آرتریوسوس (Conus Arteriosus): واگن خروجی، که خون رو به آبشش‌ها می‌فرسته.

نکته جالب اینجاست که با وجود این طرح کلی، قلب ماهی‌ها در خانواده‌های مختلف ماهی تفاوت‌های خیلی زیادی داره! مثلاً قلب ماهی‌هایی که از هوا نفس می‌کشند، یا ماهی‌هایی که در آب‌های شور زندگی می‌کنند، می‌تونه کلی ویژگی خاص داشته باشه.

قلب ماهی کجای بدنش قرار داره؟

این قلب کوچک و سخت‌کوش، دقیقاً زیر و پشت آبشش‌های ماهی قرار گرفته. مثل اینکه توی یک کیسه مقاوم به اسم “کیسه پریکارد” (pericardial sac) زندگی می‌کنه که زیاد کش نمیاد. یک پرده محکم هم به اسم “سپتوم ترانسوِرسوم” (septum transversum) اون رو از حفره شکم ماهی جدا می‌کنه.

سفر خون در قلب ماهی: واگن‌ها را دقیق‌تر بشناسیم!

حالا بیا واگن‌های قطار قلب ماهی رو یکی یکی بررسی کنیم و ببینیم خون چطور توی این مسیر حرکت می‌کنه:

• سینوس وِنوسوس: اتاق انتظار خون کثیف! این واگن اول، یک اتاقک با دیواره‌های نازکه که خون “مصرف‌شده” (یعنی خونی که اکسیژن کم داره) رو از نقاط مختلف بدن ماهی تحویل می‌گیره.
• حالا این خون رو از کی تحویل میگیره؟
• از سه تا ورید (رگ):
  • لوله‌های کوویر (Ducts of Cuvier): خون رو از عضلات بدن ماهی به اینجا میارن.
  • وریدهای کبدی (Hepatic Veins): خون رو از کبد (جگر ماهی) میارن.
  • وریدهای وداجی جلویی (Anterior Jugular Veins): خون رو از سر ماهی به اینجا منتقل می‌کنن. جالبه بدونی، در ورودی به دهلیز، یک دریچه بزرگ به نام “دریچه سینوس دهلیزی” (sinoatrial valve) وجود داره. همچنین، ورودی وریدهای کبدی، دریچه‌های عضلانی خاصی دارن که مثل درهای نگهبان عمل می‌کنن. اما لوله‌های کوویر هیچ دریچه‌ای ندارند. دیواره این اتاق بیشتر از بافت پیوندی ساخته شده، اما میزان عضله اون توی گونه‌های مختلف ماهی فرق می‌کنه.
• دهلیز: پمپ اولیه، تمام و کمال! این واگن تک و تنها، اندازه و شکلش توی ماهی‌های مختلف خیلی متفاوته. دیواره‌های عضلانی (میوکارد) اون ممکنه چین‌خوردگی‌هایی داشته باشن که بهشون “ترابکولا” (trabeculae) می‌گن. مهم‌ترین نکته در مورد دهلیز ماهی اینه که انقباض دهلیز، تنها چیزیه که باعث پر شدن بطن با خون می‌شه!  در حالی که توی قلب ما آدم‌ها، انقباض دهلیز فقط حدود 25 درصد از کار پر کردن بطن رو انجام می‌ده و بقیه‌اش خود به خود پر می‌شه. پس دهلیز ماهی، خیلی وظیفه سنگینی داره! در ناحیه بین دهلیز و بطن، یک حلقه عضلانی خاص وجود داره که دریچه‌های دهلیزی-بطنی (AV valves) رو نگه می‌داره. این دریچه‌ها دو تا لبه دارن، اما برخلاف قلب ما، طناب‌های نگهدارنده خاصی (chordae tendinae) ندارن.
• بطن: موتور قدرتمند قلب! این واگن، مهم‌ترین و قوی‌ترین پمپ قلبه. شکل و سازماندهی بافت اون توی ماهی‌های مختلف فوق‌العاده متنوعه و هیچ شکل واحدی نداره که بشه گفت مال همه ماهیاست. بطن ماهی‌ها رو میشه از دو نظر تقسیم‌بندی کرد:
  • بر اساس شکل ظاهری (مورفولوژیک):
    1. بطن کیسه‌مانند (Saclike): شبیه یه کیسه یا گونی (مثلاً در کوسه‌ها یا خیلی از ماهی‌های استخوانی آب شور).
    2. بطن لوله‌ای (Tubular): بلند و لوله‌مانند (مثلاً در بیشتر ماهی‌هایی که بدن کشیده‌ای دارن).
    3. بطن هرمی (Pyramidal): شبیه یک هرم (مثلاً در ماهی‌های فعال مثل آزادماهی و ماهی تن). این شکل‌ها احتمالاً به سبک زندگی ماهی مربوط می‌شن، اما معنی دقیق عملکردی‌شون هنوز کاملاً مشخص نیست.
  • بر اساس ساختار داخلی (بافت شناسی): این تقسیم‌بندی بر اساس نوع رگ‌گیری و وجود دو لایه بافت عضلانی انجام می‌شه:
    1. اسپانگیوسا (Spongiosa): لایه داخلی که اسفنجی و پر از حفره‌های ریزه (عضله ترابکولار). سوخت و ساز اینجا بیشتر بی‌هوازی (یعنی بدون اکسیژن زیاد) انجام می‌شه.
    2. کامپاکتا (Compacta): لایه خارجی که متراکم‌تر و فشرده‌تره. سوخت و ساز اینجا بیشتر هوازی (یعنی با اکسیژن زیاد و کارآمد) انجام می‌شه. جالبه که بیشتر ماهی‌های استخوانی (حدود 80 درصد) بطن نوع یک (Type-I) رو دارن که لایه کامپاکتا و رگ‌های کرونری (رگ‌هایی که به خود عضله قلب خون می‌رسونن) رو ندارن و تماماً از لایه اسپانگیوسا تشکیل شدن. ماهی‌های فعال‌تر که بعضی هاشون می‌تونن دمای بدنشون رو تنظیم کنن، بطن‌های بزرگ‌تری دارن.
• مسیر خروجی (Outflow Tract): دروازه ورود به آبشش‌ها! این واگن آخر، خون رو از بطن تحویل می‌گیره و به سمت آبشش‌ها می‌فرسته:
  • در ماهی‌های اولیه: هم “کونوس” و هم “بولبوس آرتریوسوس” رو داشتن. بولبوسشون چند تا دریچه کونوس داشت.
  • در بیشتر ماهی‌های استخوانی امروزی (تلئوست‌ها): عمدتاً یک بولبوس آرتریوسوس برجسته دارن. این بخش یک حفره الاستیک (کشسانی) است که مثل یک ضربه‌گیر عمل می‌کنه و فشار خون رو یکنواخت می‌کنه تا جریان خون به آبشش‌ها پیوسته باشه. شکلش ممکنه از گلابی شکل تا کشیده متغیر باشه و از سه لایه اصلی مثل شریان‌ها تشکیل شده و یک دریچه کونوس دو لبه‌ای داره.
  • در کوسه‌ها و سفره‌ماهی‌ها (الاسموبرانش‌ها): مسیر خروجی از کونوس آرتریوسوس تشکیل شده. این بخش انقباض‌پذیره (یعنی خودش می‌تونه منقبض بشه) و با انقباضش به طولانی‌تر شدن مرحله پمپاژ بطن کمک می‌کنه.

در این تصویر، دهلیز (در پایین)، بطن (در وسط) و بولبوس/کونوس آرتریوس (در سمت چپ) دیده می‌شوند. چهار نوع پایه‌ای از ساختار بطن در ماهیان وجود دارند که هر کدام در یکی از چهار ربع تصویر نشان داده شده‌اند:

• نوع I: دارای یک نوع بافت ماهیچه‌ای (اسپونجیوز) است و هیچ مویرگی در عضله‌ی بطنی ندارد. در اغلب قلب‌های نوع I، هیچ رگ کرونری وجود ندارد.
• نوع II: دو لایه‌ی بافت ماهیچه‌ای دارد — لایه‌ی داخلی اسپونجیوز و لایه‌ی بیرونی کمپاکتا. یک گردش خون کرونری دیده می‌شود، اما مویرگ‌ها فقط در لایه‌ی کمپاکتا قرار دارند.
• نوع III: شباهت‌هایی با نوع II دارد، اما مویرگ‌ها هم در اسپونجیوز و هم در کمپاکتا یافت می‌شوند، و تا حدودی نیز در دهلیز مشاهده می‌شوند.
• نوع IV: درصد بیشتری از بطن را کمپاکتا تشکیل می‌دهد (> ۳۰٪) و مویرگی شدن بیشتر در دهلیز نیز دیده می‌شود.

در هر چهار نوع، گردش خون کرونری از منبعی از ناحیه‌ی کرانیال تأمین می‌شود (همان طور که در ربع پایین چپ تصویر نشان داده شده)، و در برخی ماهیان منبع اضافی از ناحیه‌ی شانه‌ای (pectoral) نیز وجود دارد (همان‌گونه که در ربع پایین راست تصویر دیده می‌شود).

(برگرفته و اصلاح‌شده از Farrell & Jones در Fish Physiology، جلد ۱۲، بخش A، سال ۱۹۹۲)

چه چیزی قلب ماهی رو از قلب ما آدم‌ها متمایز می‌کنه؟

تفاوت‌های فیزیولوژیکی مهمی بین قلب ماهی و پستانداران وجود داره که جالبه بدونی:

• افزایش قدرت پمپاژ (برون‌ده قلبی):
  • ماهی‌ها: برای اینکه خون بیشتری پمپ کنن، عمدتاً حجم خونی که توی هر ضربان پمپ می‌شه (حجم ضربه‌ای) رو زیاد می‌کنن. تعداد ضربان قلب (HR) فقط یه کوچولو زیاد می‌شه.
  • ما پستانداران، پرنده‌ها و خزندگان: بیشتر روی افزایش شدید تعداد ضربان قلب تکیه می‌کنیم.
• پر شدن بطن:
  • همانطور که گفتیم، در ماهی‌ها، فقط انقباض دهلیز باعث پر شدن بطن می‌شه.
  • در پستانداران، انقباض دهلیز فقط 25 درصد از این کار رو انجام می‌ده.
• تأثیر محیط: برون‌ده قلبی در ماهی‌ها با دمای محیط، میزان اسیدی بودن خون و کمبود اکسیژن تغییر می‌کنه.
• سیستم الکتریکی قلب: قلب ماهی‌ها الیاف پورکینژ (Purkinje fibers) که توی قلب ما سیگنال‌های الکتریکی رو سریع پخش می‌کنن، ندارن. اما یک گره “سینوس دهلیزی” (sinoatrial node) دارن که از سلول‌های ویژه‌ای ساخته شده و مثل باتری قلب عمل می‌کنه و ضربان‌ساز اصلیه. این گره توی دیواره سینوس ونوسوس قرار داره، اما محل دقیقش توی گونه‌های مختلف ماهی متفاوته. سیستم هدایت الکتریکی عملکردی هم توی بطن ماهی وجود داره که از سلول‌های عضلانی قلبی خودش تشکیل شده. تنظیم فعالیت قلب در ماهی‌ها، مثل سایر مهره‌داران، با کمک سیستم عصبی (سمپاتیک و پاراسمپاتیک) و هورمون‌ها انجام می‌شه.

شبکه‌های خون‌رسانی پیچیده ماهی‌ها

جریان خون در ماهی‌ها یک مدار بسته و متوالی داره، یعنی خون اول به آبشش‌ها می‌ره، اکسیژن می‌گیره، بعد به بقیه بدن میره و بعد برمی‌گرده به قلب.

• سیستم شریانی (راه‌های خون تمیز): خون تازه از کونوس/بولبوس آرتریوسوس وارد یک رگ بزرگ به نام آئورت شکمی (ventral aorta) می‌شه. این رگ به شاخه‌های دوتایی به نام شریان‌های آبششی وابران (afferent branchial arteries) تقسیم می‌شه که خون رو به آبشش‌ها می‌برن. بعد از اینکه خون توی آبشش‌ها اکسیژن گرفت، از طریق شریان‌های آبششی آوران (efferent branchial arteries) خارج می‌شه و آئورت پشتی (dorsal aorta) رو تشکیل می‌ده. این آئورت در جلوی بدن دوتاییه و بعد در عقب به یک رگ تکی تبدیل می‌شه. سیستم گردش خون سیستمیک در ماهی‌ها رو میشه به عنوان یک سیستم پورتال شریانی در نظر گرفت. یعنی خون از دو بستر مویرگی پی‌درپی با مقاومت مشابه عبور می‌کنه که روی هم تأثیر می‌ذارن. خیلی از ماهی‌ها سیستم‌های خاصی به اسم “رِتیا” (retia) دارن که شبکه‌های رگ‌های خونی با مکانیسم تبادل پادجریان (countercurrent exchange) هستند (مثلاً در آبشش‌ها، مبدل‌های حرارتی در عضلات، کیسه شنا و چشم). این سیستم‌ها به ماهی کمک می‌کنن تا گرما، اکسیژن یا گازهای دیگر رو خیلی کارآمد تبادل کنه. ماهی‌های هوازی (که از هوا نفس می‌کشند) تغییرات بزرگی در شریان‌های آبششی پشتیشون دارن.
• سیستم وریدی (راه‌های بازگشت خون مصرف‌شده): سیستم وریدی ماهی‌ها سه زیرسیستم اصلی داره که توی نحوه برگردوندن خون به قلب، فشار و ساختارشون فرق دارن:
  1. لوله‌های کوویر / وریدهای کاردینال: خون رو از عضلات بدن به سینوس ونوسوس برمی‌گردونن. این سیستم شامل سیستم پورتال کلیوی (renal portal system) هم می‌شه. یعنی خون از عضلات بدنه (مثل دم) اول وارد شبکه مویرگی کلیه می‌شه و بعد برمی‌گرده به قلب. اهمیت این سیستم توی گونه‌های مختلف فرق می‌کنه و می‌تونه روی نحوه اثرگذاری داروها هم تأثیر بذاره.
  2. سیستم پورتال کبدی (hepatic portal system): خون رو از اندام‌های داخلی (مثل روده) به کبد و از اونجا مستقیم به قلب برمی‌گردونه.
  3. وریدهای پوست، باله‌ها و برخی سطوح مخاطی: در خیلی از ماهی‌ها، خون از این نواحی توسط یک پمپ دمی (caudal pump) یا حتی یک قلب دمی (caudal heart) به ورید دمی (caudal vein) پمپ می‌شه. ورید دمی رایج‌ترین محل برای گرفتن نمونه خون از ماهی‌هاست. برگشت خون در ماهی‌ها به “پمپ‌ها”ی مختلفی وابسته است، مثل عضلات شنا و تنفسی. اما بعضی ماهی‌ها حتی قلب‌های کمکی هم دارن! مثل قلب پورتال در ماهی‌های دهان‌گرد (hagfishes) که حتی خودش نوار قلب (ECG) مخصوص داره، یا قلب دمی در بعضی ماهی‌های استخوانی و کوسه‌ها.
• سیستم عروقی ثانویه: یک سیستم مرموز! ماهی‌ها یک سیستم گردش خون جداگانه و موازی هم دارن که بهش سیستم عروقی ثانویه می‌گن. این سیستم از شریان‌های اصلی به صورت صدها سرخرگ کوچک منشأ می‌گیره که دوباره به هم وصل می‌شن و یک شبکه شریانی ثانویه رو تشکیل می‌دن. خون توی این سیستم گلبول قرمز کمتری داره و مسئول خون‌رسانی به سطح بدن ماهی هست. در نهایت، خون این سیستم هم به وریدهای اصلی می‌ریزه. عملکرد این سیستم هنوز خیلی خوب درک نشده. گاهی اوقات بهش سیستم لنفاوی هم می‌گن، اما اونقدر با رگ‌های لنفاوی پستانداران متفاوته که باید توی دسته خودش قرار بگیره.

ماهی‌های هوازی: قهرمانان سازگاری!

بسیاری از ماهی‌ها توانایی نفس کشیدن از هوا رو دارن که توی اهمیت و نوعش با هم فرق می‌کنن. از اونجایی که توانایی نفس کشیدن از هوا به طور مستقل در حداقل 49 خانواده مختلف ماهی تکامل پیدا کرده، تنوع فوق‌العاده‌ای توی اندام‌های هوازی و محل قرارگیریشون وجود داره. این تنوع منجر به تفاوت‌های زیادی توی نحوه ارتباط بین گردش خون سیستمیک، آبششی و اندام‌های هوازی، و مکانیسم‌های “انتقال خون” (blood shunting) برای به حداقل رسوندن مخلوط شدن خون و افزایش تبادل گاز می‌شه. ماهی شش‌دار (Lungfish) مثال بارز و افراطی این سازگاریه!

• آناتومی بطن متفاوتی دارن.
• یک سپتوم بطنی نسبی (partial ventricular septum) دارن، یعنی یک دیواره ناقص توی بطن که تا حدی خون سیستمیک (برای بدن) و خون تنفسی (برای ریه‌ها) رو از هم جدا می‌کنه. این شبیه چیزیه که توی دوزیستان می‌بینیم. واکنش قلبی-عروقی ماهی‌های هوازی به کمبود اکسیژن، دی‌اکسید کربن زیاد و سایر محرک‌ها ممکنه با ماهی‌هایی که فقط از آب نفس می‌کشند متفاوت باشه.

نتیجه‌گیری: قلبی به وسعت دریا!

همانطور که دیدید، قلب ماهی‌ها با وجود سادگی ظاهری، یک ساختار بسیار پیچیده و شگفت‌انگیز داره که با محیط و سبک زندگی متنوع ماهی‌ها، سازگاری‌های بی‌نظیری پیدا کرده. هر بخش از این قلب، داستانی از تکامل و بقا رو در دل خودش جای داده و هنوز هم کلی راز نگفته داره که دانشمندان در حال کشف اون‌ها هستن. دفعه بعد که یک ماهی رو دیدید، یادتون باشه که توی سینه‌اش، یک شاهکار مهندسی زیستی در حال تپیدنه!

حالا که با خود قلب آشنا شدی بزن بریم تا در مورد بیماری های قلبی ماهی بخونیم.

منابع این نوشتار:

کتاب Current Therapy in Exotic Pet Practice

بیشتر: آشنایی با قلب ماهی ها