Микроциркуляция и капиллярный обмен
Микроциркуляция — это сеть мельчайших кровеносных сосудов (артериол, капилляров и венул), где происходит фактический обмен кислородом, питательными веществами, водой и продуктами жизнедеятельности между кровью и окружающими тканями. Это функциональная конечная точка сердечно-сосудистой системы: объемный кровоток по артериям и венам существует для доставки крови к этой обменной поверхности, где транспорт осуществляется через тонкостенные капилляры посредством диффузии и фильтрации.
Definition
Микроциркуляция относится к кровотоку через терминальное сосудистое русло (артериолы, капилляры и венулы), на уровне которого происходит трансваскулярный обмен газами, растворенными веществами и жидкостью между кровью и тканями.
Scope
Эта область знакомит читателя со структурами и процессами, которые регулируют обмен на микрососудистом уровне: архитектура и проницаемость капиллярной стенки, баланс гидростатических и осмотических (старлинговых) сил, движущих движение жидкости, соответствие кровотока потребности тканей в кислороде и локальные механизмы, регулирующие тонус артериол. Она рассматривает их как целостный физиологический предмет и ссылается на подробные темы, а не углубляется в каждую из них.
Sub-topics
Core questions
- Как растворенные вещества и вода пересекают капиллярную стенку, и что определяет скорость переноса?
- Какие силы регулируют чистое движение жидкости между плазмой и интерстицием?
- Как капиллярный кровоток соответствует метаболическим потребностям тканей, которые он снабжает?
- Какие локальные сигналы регулируют диаметр артериол для контроля перфузии?
Key concepts
- Артериолы, капилляры и венулы
- Диффузия и фильтрация через капиллярную стенку
- Силы Старлинга
- Проницаемость капилляров и эндотелиальный гликокаликс
- Перфузия тканей и доставка кислорода
- Локальный (ауторегуляторный и метаболический) контроль тонуса артериол
Key theories
- Принцип Старлинга обмена жидкостью
- Чистое транскапиллярное движение жидкости регулируется балансом между гидростатическим и коллоидно-осмотическим давлением через капиллярную стенку; современный пересмотр подчеркивает роль эндотелиального гликокаликса и субгликокаликального пространства, а не реабсорбцию на венозном конце, как в классической модели.
- Теория пор (и волокнисто-матричная) капиллярной проницаемости
- Селективный проход воды и растворенных веществ через капиллярную стенку описывается как перенос через совокупность малых и больших путей, уточненный моделями, которые рассматривают эндотелиальный поверхностный слой как молекулярное сито.
Mechanisms
Обмен на микрососудистом уровне происходит двумя основными путями. Мелкие липидонепроницаемые растворенные вещества и вода перемещаются путем диффузии и фильтрации через эндотелиальные клетки и между ними — процесс, который Паппенхаймер описал с точки зрения путей капиллярной стенки. Чистое движение жидкости отражает старлинговый баланс гидростатического и коллоидно-осмотического давлений, который, как теперь считается, действует через эндотелиальный гликокаликс. Кислород и другие газы диффундируют по градиентам концентрации из капиллярной крови в митохондрии, при этом площадь поверхности и расстояние между перфузируемыми капиллярами и клетками устанавливают пределы доставки. Количество крови, достигающей обменных сосудов, регулируется выше по течению тонусом артериол, который локальные метаболические и миогенные сигналы постоянно корректируют для соответствия предложения спросу.
Clinical relevance
Микрососудистая функция лежит в основе оксигенации тканей и распределения жидкости между кровью и интерстицием, поэтому концепции в этой области способствуют пониманию таких состояний, как отек, воспаление и нарушение перфузии тканей. Эта запись описывает физиологию для образовательных целей и не является основой для принятия решений о диагностике или лечении.
Evidence & guidelines
Материал здесь основан на классических и современных обзорах по физиологии, а не на клинических испытаниях; основополагающие работы включают трактовку Паппенхаймером транспорта через капиллярную стенку и обзор Мишеля и Карри проницаемости микрососудов, при этом пересмотр принципа Старлинга Левиком и Мишелем представляет собой текущую консенсусную формулировку.
History
Изучение микрососудистого обмена начинается с демонстрации Старлингом в 1896 году того, что осмотические и гидростатические силы регулируют абсорбцию жидкости из тканевых пространств. Работа Паппенхаймера в середине двадцатого века количественно оценила прохождение растворенных веществ через стенки капилляров, а Мишель и Карри консолидировали литературу по проницаемости в конце века. Признание эндотелиального гликокаликса как истинного полупроницаемого слоя привело Левика и Мишеля к пересмотру классической модели Старлинга в 2010 году.
Key figures
- Ernest Starling
- John Pappenheimer
- C. Charles Michel
- Roland Pittman
- Steven Segal
Related topics
Seminal works
- pappenheimer-1953
- michel-1999
- levick-michel-2010
Frequently asked questions
- Почему микроциркуляция считается функциональным ядром сердечно-сосудистой системы?
- Потому что именно здесь происходит фактический обмен кислородом, питательными веществами и жидкостью между кровью и тканями; более крупные артерии и вены служат главным образом для доставки крови к этой обменной сети и отвода ее от нее.
- Какие сосуды составляют микроциркуляцию?
- Артериолы, капилляры и венулы — конечная часть сосудистого русла, где тонкость стенки и большая площадь поверхности позволяют осуществлять трансваскулярный обмен.