Starling-Kräfte und Flüssigkeitsaustausch

Die Starling-Kräfte sind die Drücke, die den Wassertransport durch die Kapillarwand steuern: die hydrostatischen Drücke des Plasmas und der interstitiellen Flüssigkeit, die dazu neigen, Flüssigkeit herauszudrücken, und die kolloidosmotischen (onkotischen) Drücke des Plasmas und des Interstitiums, die dazu neigen, sie zurückzuhalten oder anzuziehen. Ihre Nettobilanz bestimmt, ob Flüssigkeit aus der Kapillare filtriert oder in diese resorbiert wird, und steuert somit die Verteilung des Körperwassers zwischen Blut und Gewebe.

Definition

Das Starling-Prinzip besagt, dass die Nettoflüssigkeitsbewegung über eine Kapillarwand proportional zur Differenz zwischen dem transkapillären hydrostatischen Druckgradienten und dem effektiven kolloidosmotischen Druckgradienten ist, skaliert durch die Filtrationseigenschaften der Wand.

Scope

Dieses Thema behandelt die vier Starling-Drücke, die Filtrationsgleichung, die sie kombiniert, und die moderne Revision des Prinzips, die den kolloidosmotischen Gradienten über die endotheliale Glykokalyx und nicht über die gesamte Wand legt. Es setzt das in einem verwandten Thema behandelte strukturelle Bild der Kapillare voraus und konzentriert sich auf die Kräfte und ihre Nettoauswirkung.

Core questions

• Welche vier Drücke wirken über die Kapillarwand?
• Wie gehen der Filtrationskoeffizient und der Reflexionskoeffizient in die Starling-Gleichung ein?
• Warum muss das klassische Modell der Filtration am arteriellen Ende und der Reabsorption am venösen Ende revidiert werden?
• Wie verändert die endotheliale Glykokalyx das Verständnis des onkotischen Gradienten?

Key concepts

• Kapillarer hydrostatischer Druck
• Interstitieller hydrostatischer Druck
• Kolloidosmotischer (onkotischer) Plasmadruck
• Interstitieller kolloidosmotischer Druck
• Filtrationskoeffizient und Reflexionskoeffizient
• Subglykokalyx-Raum und die Nicht-Reabsorptions-Regel
• Rolle des lymphatischen Rückflusses

Key theories

Klassisches Starling-Prinzip

Starling schlug vor, dass der nach außen gerichtete hydrostatische Druck und der nach innen gerichtete kolloidosmotische Druck der Plasmaproteine über die Kapillarwand im Gleichgewicht stehen, mit Nettofiltration am Hochdruckende (arteriell) und Netto-Reabsorption am Niederdruckende (venös).

Revidiertes (Glykokalyx-) Starling-Prinzip

Levick und Michel revidierten das Modell, um zu zeigen, dass der relevante onkotische Gradient zwischen Plasma und dem kleinen Subglykokalyx-Raum unter der endothelialen Oberflächenschicht besteht, so dass in den meisten Geweben Kapillaren entlang ihrer Länge filtrieren und keine stationäre venöse Reabsorption stattfindet; die zurückgeführte Flüssigkeit wird von den Lymphgefäßen abgeleitet.

Mechanisms

Der Nettoflüssigkeitsfluss über eine Kapillare wird durch die Starling-Gleichung bestimmt: der nach außen gerichtete hydrostatische Gradient (Kapillar- minus interstitieller Druck) wird durch den onkotischen Gradienten (Plasma- minus interstitieller kolloidosmotischer Druck) entgegengewirkt, wobei jeder durch den Filtrationskoeffizienten der Wand und den Reflexionskoeffizienten für Protein gewichtet wird. In der klassischen Ansicht führte diese Bilanz zu Filtration am arteriellen Ende und Reabsorption am venösen Ende. Das revidierte Prinzip, gestützt durch die Glykokalyx-Physiologie, besagt, dass der effektive onkotische Gradient über die endotheliale Oberflächenschicht und den proteinarmen Raum darunter wirkt; folglich ist die Filtration entlang der meisten Kapillaren gering und kontinuierlich, eine anhaltende venöse Reabsorption ist eher die Ausnahme als die Regel, und filtrierte Flüssigkeit wird größtenteils über die Lymphgefäße in den Kreislauf zurückgeführt.

Clinical relevance

Die Bilanz der Starling-Kräfte ist die Grundlage für das Verständnis, wie sich Flüssigkeit im Gewebe ansammelt (Ödem) und wie die Plasmakonzentration und der Kapillardruck dieses Gleichgewicht verschieben. Die Glykokalyx-basierte Revision hat die Art und Weise neu gestaltet, wie Kliniker die transvaskuläre Flüssigkeitsbewegung konzeptualisieren. Dieser Eintrag ist deskriptive Physiologie und bietet keine Behandlungs- oder Flüssigkeitsmanagement-Ratschläge.

Evidence & guidelines

Die Konzepte basieren auf physiologischer Theorie und experimentellen mikrovaskulären Studien und nicht auf klinischen Studien; Starlings ursprüngliche Beobachtung, Michels und Currys Permeabilitätssynthese und die Levick-Michel-Revision (mit Woodcocks klinisch orientierter Neufassung) definieren den aktuellen Rahmen.

History

Starling beschrieb 1896 das osmotisch-hydrostatische Gleichgewicht des Flüssigkeitsaustauschs, und Landis lieferte später direkte Messungen des Kapillardrucks, die dies unterstützten. Im Laufe des zwanzigsten Jahrhunderts setzte sich das klassische Filtrations-Reabsorptions-Modell durch, aber die zunehmenden Erkenntnisse über die endotheliale Glykokalyx führten Levick und Michel 2010 zur Veröffentlichung eines revidierten Prinzips, das Woodcock und andere in eine Glykokalyx-basierte Darstellung des transvaskulären Flüssigkeitsaustauschs übertrugen.

Debates

Findet eine stationäre venöse Reabsorption statt?

Das klassische Modell sagte eine Reabsorption am venulären Ende der Kapillaren voraus, aber das revidierte, Glykokalyx-basierte Prinzip argumentiert, dass in den meisten Geweben Kapillaren im stationären Zustand über ihre gesamte Länge filtrieren und dass die Reabsorption transient oder nicht vorhanden ist, wobei die Lymphgefäße die filtrierte Flüssigkeit zurückführen.

Key figures

• Ernest Starling
• Eugene Landis
• C. Charles Michel
• J. Rodney Levick
• Thomas Woodcock

Seminal works

• starling-1896
• levick-michel-2010
• michel-1999

Frequently asked questions

Was sind die vier Starling-Kräfte?

Kapillarer hydrostatischer Druck und interstitieller hydrostatischer Druck sowie kolloidosmotischer (onkotischer) Plasmadruck und interstitieller kolloidosmotischer Druck; ihre Nettobilanz bestimmt die Richtung und Rate der Flüssigkeitsbewegung über die Kapillarwand.

Wie hat das revidierte Starling-Prinzip das klassische Modell verändert?

Es zeigte, dass der relevante onkotische Gradient über die endotheliale Glykokalyx und den Raum direkt darunter wirkt, so dass Kapillaren im Allgemeinen entlang ihrer Länge filtrieren, anstatt Flüssigkeit am venösen Ende zu reabsorbieren, wobei die Lymphgefäße die filtrierte Flüssigkeit zurückführen.