Bez obrażania innych struktur anatomicznych możemy powiedzieć, że cały układ sercowo-naczyniowy istnieje wyłącznie w celu podawania naczyń włosowatych. Na tym właśnie poziomie odbywa się wspomniana wymiana składników odżywczych, hormonów, przeciwciał, gazów i wszystkiego, co jest przenoszone przez prąd krwi. Komórki, z drugiej strony, zależą wyłącznie od zdolności naczyń włosowatych do dostarczania wszystkich elementów niezbędnych do ich metabolizmu, jednocześnie usuwając odpady, które mogłyby je zatruć. Ale jaka zasada tego fragmentu?
Wymiana substancji z naczyń włosowatych na komórki może być zasadniczo trzech typów.
A) Pierwszy jest reprezentowany przez dyfuzję . Typowy dla gazów, odzwierciedla ruch netto cząsteczek od punktu największego stężenia do punktu o niższym stężeniu; ten przepływ trwa, dopóki cząsteczki nie zostaną równomiernie rozmieszczone w każdej części dostępnej przestrzeni. Większość wymian między osoczem a płynem śródmiąższowym zachodzi przez prostą dyfuzję, która obejmuje substancje takie jak jony, cząsteczki o niskim PM, aminokwasy, glukoza, metabolity, gazy itp .; nie filtrują jednak cząsteczek o masie cząsteczkowej większej niż 60 kD, takich jak duże białka i krwinki krwi (białe, czerwone krwinki itp.). W szczególności, substancje rozpuszczalne w tłuszczach przechodzą przez błony plazmatyczne, a wymiana jest ograniczona szybkością przepływu krwi; rozpuszczalne w wodzie, z drugiej strony, przechodzą przez małe pory i ich przepływ jest regulowany przez szerokość tych porów i przez promień rozważanej cząsteczki.
Mechanizm dyfuzji staje się mniej skuteczny w obecności obrzęku, ponieważ duża ilość płynu śródmiąższowego zwiększa odległość między tkankami a kapilarą.
B) Drugi typ wymiany zapewnia system filtracji-reabsorpcji, który - znany również jako przepływ masowy - reguluje głównie przepływ płynów. Jeśli kierunek przepływu jest zorientowany w kierunku na zewnątrz kapilar, mówimy o filtracji, podczas gdy w kierunku wnętrza mówimy o absorpcji.
Regulacja tego przepływu zależy od trzech czynników: ciśnienia hydraulicznego lub hydrostatycznego, ciśnienia onkotycznego lub koloidowo-osmotycznego i przepuszczalności ściany kapilarnej.
- Kilka linii temu przypomnieliśmy, że ciśnienie hydrostatyczne na tętniczym końcu kapilary wynosi około 35 mm Hg, podczas gdy ciśnienie na końcu żylnym wynosi około połowy. Wartości te odzwierciedlają boczny nacisk wywierany przez przepływ krwi, który ma tendencję do wypychania cieczy przez ściany samej kapilary. Przeciwnie, ciśnienie hydrostatyczne wywierane przez ciecz śródmiąższową (oszacowaną na 2 mm Hg) sprzyja preferowaniu ścieżki przeciwnej, naciskając na ściany kapilary i sprzyjając wchodzeniu do niej cieczy.
- Drugi czynnik, ciśnienie onkotyczne, jest ściśle zależny od stężenia białek w dwóch przedziałach. W rzeczywistości mają one bardzo podobny skład, z wyjątkiem białek osocza, które są prawie nieobecne w płynie śródmiąższowym. Ciśnienie onkotyczne reprezentuje siłę, która reguluje przepływ wody przez prostą dyfuzję z „proteicznie” mniej skoncentrowanego do bardziej skoncentrowanego przedziału, poprzez półprzepuszczalną membranę umieszczoną między nimi (co pozwala wodzie przejść przez nią, ale nie z obecnych w niej białek) i podane, w tym przypadku, przez ściany kapilarne.
Ciśnienie onkotyczne wywierane przez białka obecne we krwi jest równe 26 mm Hg, podczas gdy w płynie śródmiąższowym jest prawie nieistotne.
- Trzeci i ostatni czynnik reprezentuje przewodność hydrauliczna, która wyraża przepuszczalność wody przez ścianę kapilarną. Wielkość ta zmienia się w zależności od cech morfologicznych naczyń włosowatych (na przykład jest większa w fenestrowanych, typowych dla nerek).
Te trzy elementy są wyartykułowane w prawie Starlinga:
wymiana kapilar zależy od stałej przewodności hydraulicznej pomnożonej przez różnicę między gradientem ciśnienia hydrostatycznego a gradientem ciśnienia koloidalnego.
PRAWO STARLINGU Jv = Kf [(Pc - Pi) - σ (ppc-ppi)]
Na końcu tętniczym kapilary mielibyśmy ciśnienie filtracji netto:
| [(35 - (- 2)] - (25-0) = 12 mm Hg | to ciśnienie powoduje uwalnianie cieczy i metabolitów obecnych we krwi (występuje filtracja) |
Wzdłuż przejścia w kapilarach prędkość i ciśnienie hydrauliczne są zmniejszone z powodu tarcia. Ciśnienia onkotyczne mają tendencję do pozostawania bez zmian, z wyjątkiem sytuacji, gdy ściany naczyń włosowatych są dość przepuszczalne dla białek o niskiej masie cząsteczkowej. Ta cecha ma istotne reperkusje, ponieważ zmniejsza ciśnienie kapilarne, zwiększając ciśnienie śródmiąższowe. Aby wziąć to pod uwagę, prawo Laplace'a zostało skorygowane przez wprowadzenie tzw. Współczynnika odbicia (σ), tak że: Jv = Kf [(Pc - Pi) - σ (ppc-ppi)].
Współczynnik odbicia waha się od 0 (ścianka kapilarna całkowicie przepuszczalna dla białek) do 1 (ściana kapilarna nieprzepuszczalna dla białek).
Na żylnym końcu kapilary mielibyśmy ciśnienie filtracji netto:
| [(15 - (- 2)] - (25-0) = -8 mm Hg | ciśnienie to powoduje wnikanie płynów i metabolitów komórkowych do krwi (zachodzi reabsorpcja). |
UWAGA: niższe ciśnienie reabsorpcji jest kompensowane przez większą przepuszczalność kapilary do głowy żylnej; mimo to filtrowana objętość jest nadal większa niż ta, która jest ponownie absorbowana. W rzeczywistości tylko 90% przefiltrowanej objętości na końcu tętniczym jest ponownie wchłaniane do żylnej; pozostałe 10% (około 2 l / d) jest odzyskiwane przez układ limfatyczny, co zapobiega powstawaniu obrzęku przez wlewanie go do krwiobiegu.
Wartości ciśnienia pokazane w przykładach są orientacyjne i nie są rzadkimi wyjątkami. Na przykład naczynia włosowate tworzące kłębuszki nerkowych nefronów mają tendencję do filtrowania na całej swojej długości, podczas gdy niektóre naczynia włosowate obecne na poziomie błony śluzowej jelit pochłaniają jedynie składniki odżywcze i płyny.
C) Trzeci mechanizm nazywa się transcytozą i jest odpowiedzialny za transport niektórych cząsteczek o wysokiej masie cząsteczkowej, takich jak pewne białka, które po włączeniu do pęcherzyków przez endocytozę, przechodzą przez nabłonek i są uwalniane do płynu śródmiąższowego przez egzocytozę.
