خونرسانی و اکسیژنرسانی بافت
خونرسانی بافت عبارت است از رساندن خون از طریق شبکه مویرگی به سلولهای یک بافت، و اکسیژنرسانی انتقال اکسیژن حاصل از آن خون به میتوکندریها است. اکسیژنرسانی کافی نه تنها به میزان جریان خون بستگی دارد، بلکه به نحوه توزیع آن در میان مویرگها و فاصله انتشار بین عروق خونرسانی شده و سلولهایی که تغذیه میکنند نیز وابسته است.
Definition
خونرسانی و اکسیژنرسانی بافت به رساندن خون به بستر مویرگی یک بافت و انتقال انتشاری اکسیژن از آن خون به سلولها اشاره دارد که به طور مشترک توسط جریان خون، محتوای اکسیژن، هندسه مویرگی و فاصله انتشار تعیین میشود.
Scope
این موضوع به چگونگی حرکت اکسیژن از خون مویرگی به بافت، رابطه هندسی بین مویرگها و سلولهایی که به آنها خدمت میکنند (مدل کروگ)، عوامل تعیینکننده اکسیژنرسانی، و مفاهیمی مانند تراکم مویرگی، زمان عبور، و جذب مویرگی میپردازد. کنترل موضعی تون شریانچهای که جریان را تنظیم میکند، به عنوان یک موضوع مرتبط در نظر گرفته میشود.
Core questions
- اکسیژن چگونه از خون مویرگی به میتوکندری سلولهای بافت حرکت میکند؟
- چه رابطه هندسی بین مویرگها و سلولها تعیین میکند که آیا بافت به اندازه کافی اکسیژنرسانی میشود؟
- چه چیزی اکسیژنرسانی را تعیین میکند، و جریان و محتوای اکسیژن چگونه در آن نقش دارند؟
- تراکم مویرگی، زمان عبور، و جذب مویرگی چگونه بر اکسیژنرسانی تأثیر میگذارند؟
Key concepts
- انتشار اکسیژن از مویرگ به میتوکندری
- استوانه کروگ و فاصله بین مویرگی
- اکسیژنرسانی (جریان ضربدر محتوای اکسیژن شریانی)
- استخراج اکسیژن و فشار اکسیژن بافت
- تراکم مویرگی و سطح
- زمان عبور مویرگی و ناهمگنی جریان
- جذب مویرگی
Key theories
- مدل استوانه کروگ برای اکسیژنرسانی بافت
- کروگ بافت را به صورت استوانههایی از سلولها مدلسازی کرد که هر کدام توسط یک مویرگ مرکزی تغذیه میشوند، با اکسیژن که به صورت شعاعی به سمت بیرون در جهت گرادیان فشار جزئی کاهنده منتشر میشود؛ این مدل فاصله مویرگی، مصرف اکسیژن و انتشار را به فشار اکسیژنی که در دورترین سلولها به دست میآید، مرتبط میکند.
Mechanisms
اکسیژن حمل شده توسط هموگلوبین در مویرگها با کاهش فشار اکسیژن خون آزاد میشود، سپس در جهت گرادیان فشار جزئی خود از طریق دیواره مویرگی و فضای بینابینی به میتوکندریها منتشر میشود. تحلیل کروگ هر مویرگ را به عنوان تأمینکننده یک استوانه بافتی اطراف خود در نظر میگیرد، به طوری که فشار اکسیژن در سلولهایی که دورترین فاصله را از مویرگ دارند، به فاصله بین مویرگی، مصرف اکسیژن و ضریب انتشار بستگی دارد. اکسیژنرسانی کلی به یک بافت حاصلضرب جریان خون و محتوای اکسیژن شریانی است؛ کسری که استخراج میشود با افزایش تقاضا بالا میرود. فراتر از رساندن کلی، توزیع جریان اهمیت دارد: زمانهای عبور ناهمگن مویرگی و جذب مویرگهای خونرسانی شده اضافی، سطح مؤثر و کارایی رسیدن اکسیژن به سلولها را تغییر میدهد.
Clinical relevance
اصول خونرسانی و اکسیژنرسانی زیربنای درک چگونگی پاسخ بافتها به افزایش تقاضا یا کاهش خونرسانی است، و اینکه چرا صرفاً افزایش جریان کلی ممکن است اکسیژنرسانی کافی را در صورت اختلال در توزیع آن تضمین نکند. این یک فیزیولوژی مرجع است و مبنایی برای تشخیص یا درمان نیست.
Evidence & guidelines
این مطالب بر فیزیولوژی کلاسیک و مدرن استوار است تا دستورالعملهای بالینی؛ مدل انتشار کروگ پایه تاریخی است، و بررسیهای پیتمن در مورد انتقال اکسیژن ریزعروقی همراه با ارزیابی مجدد صدساله اوسترگارد از جذب مویرگی، سنتز معاصر را نشان میدهد.
History
مطالعه آگوست کروگ در سال ۱۹۱۹ در مورد انتشار گاز از طریق بافت، و مدل استوانهای مرتبط با آن، مطالعه کمی اکسیژنرسانی بافت را بنیان نهاد و به کار او در زمینه تنظیم مویرگی که جایزه نوبل را به همراه داشت، کمک کرد. فیزیولوژی قرن بیستم اندازهگیریهای فشار و رساندن اکسیژن را بهبود بخشید، و بررسیهای پیتمن انتقال اکسیژن ریزعروقی را تثبیت کرد؛ یک قرن پس از کروگ، اوسترگارد نقش ناهمگنی زمان عبور مویرگی و جذب مویرگی را در تعیین اکسیژنرسانی بافت بازتعریف کرد.
Debates
- آیا جذب مویرگی اکسیژنرسانی را افزایش میدهد، یا توزیع مجدد جریان اهمیت بیشتری دارد؟
- اینکه آیا بافتها عمدتاً با جذب مویرگهایی که قبلاً خونرسانی نشدهاند یا با تغییر توزیع و ناهمگنی جریان از طریق عروق از قبل خونرسانی شده، عرضه اکسیژن را افزایش میدهند، از زمان کروگ مورد بحث بوده است؛ تحلیلهای اخیر بر ناهمگنی زمان عبور در کنار جذب کلاسیک تأکید دارند.
Key figures
- August Krogh
- Roland Pittman
- Leif Ostergaard
Related topics
Seminal works
- krogh-1919
- pittman-2013
Frequently asked questions
- مدل استوانه کروگ چیست؟
- مدلی که بافت را به صورت استوانههایی از سلولها نشان میدهد که هر کدام توسط یک مویرگ مرکزی تغذیه میشوند، با اکسیژن که به صورت شعاعی به سمت بیرون در جهت گرادیان فشار جزئی کاهنده منتشر میشود؛ این مدل فاصله مویرگی و مصرف اکسیژن را به فشار اکسیژنی که توسط دورترین سلولها به دست میآید، مرتبط میکند.
- چه چیزی اکسیژنرسانی به یک بافت را تعیین میکند؟
- اکسیژنرسانی حاصلضرب جریان خون و محتوای اکسیژن خون شریانی است؛ اینکه آن اکسیژن رسانده شده با چه کارایی به سلولها میرسد نیز به تراکم مویرگی، فاصله انتشار، و توزیع جریان در میان مویرگها بستگی دارد.