การไหลเวียนจุลภาคและการแลกเปลี่ยนที่หลอดเลือดฝอย
การไหลเวียนจุลภาคคือเครือข่ายของหลอดเลือดที่เล็กที่สุด ได้แก่ หลอดเลือดแดงฝอย หลอดเลือดฝอย และหลอดเลือดดำฝอย ซึ่งเป็นบริเวณที่เลือดและเนื้อเยื่อโดยรอบมีการแลกเปลี่ยนออกซิเจน สารอาหาร น้ำ และของเสียกันจริง ๆ ถือเป็นจุดสิ้นสุดการทำงานของระบบหัวใจและหลอดเลือด: การไหลเวียนของเลือดจำนวนมากผ่านหลอดเลือดแดงและหลอดเลือดดำมีขึ้นเพื่อส่งเลือดไปยังพื้นผิวการแลกเปลี่ยนนี้ ซึ่งการขนส่งจะเกิดขึ้นผ่านหลอดเลือดฝอยที่มีผนังบางโดยการแพร่และการกรอง
Definition
การไหลเวียนจุลภาคหมายถึงการไหลเวียนของเลือดผ่านหลอดเลือดส่วนปลาย (หลอดเลือดแดงฝอย หลอดเลือดฝอย และหลอดเลือดดำฝอย) ซึ่งเป็นระดับที่มีการแลกเปลี่ยนก๊าซ สารละลาย และของเหลวระหว่างเลือดกับเนื้อเยื่อผ่านผนังหลอดเลือด
Scope
ส่วนนี้จะช่วยให้ผู้อ่านเข้าใจโครงสร้างและกระบวนการที่ควบคุมการแลกเปลี่ยนในระดับจุลภาคของหลอดเลือด: สถาปัตยกรรมและการซึมผ่านของผนังหลอดเลือดฝอย, ความสมดุลของแรงดันอุทกสถิตและแรงดันออสโมติก (สตาร์ลิง) ที่ขับเคลื่อนการเคลื่อนที่ของของเหลว, การจับคู่การไหลเวียนของเลือดกับความต้องการออกซิเจนของเนื้อเยื่อ, และกลไกเฉพาะที่ปรับความตึงของหลอดเลือดแดงฝอย โดยจะถือว่าสิ่งเหล่านี้เป็นหัวข้อทางสรีรวิทยาที่สอดคล้องกันและเชื่อมโยงไปยังหัวข้อที่มีรายละเอียดมากขึ้น แทนที่จะครอบคลุมแต่ละหัวข้ออย่างลึกซึ้ง
Sub-topics
Core questions
- สารละลายและน้ำเคลื่อนที่ผ่านผนังหลอดเลือดฝอยได้อย่างไร และอะไรเป็นตัวกำหนดอัตราการถ่ายโอน?
- แรงใดบ้างที่ควบคุมการเคลื่อนที่สุทธิของของเหลวระหว่างพลาสมากับช่องว่างระหว่างเซลล์?
- การไหลเวียนของเลือดในหลอดเลือดฝอยถูกปรับให้เข้ากับความต้องการทางเมแทบอลิซึมของเนื้อเยื่อที่หล่อเลี้ยงได้อย่างไร?
- สัญญาณเฉพาะที่ใดบ้างที่ปรับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดเลือดแดงฝอยเพื่อควบคุมการไหลเวียน?
Key concepts
- หลอดเลือดแดงฝอย หลอดเลือดฝอย และหลอดเลือดดำฝอย
- การแพร่และการกรองผ่านผนังหลอดเลือดฝอย
- แรงสตาร์ลิง
- การซึมผ่านของหลอดเลือดฝอยและไกลโคคาลิกซ์ของเซลล์บุผนังหลอดเลือด
- การไหลเวียนเลือดไปเลี้ยงเนื้อเยื่อและการส่งออกซิเจน
- การควบคุมความตึงของหลอดเลือดแดงฝอยแบบเฉพาะที่ (การควบคุมตนเองและเมแทบอลิซึม)
Key theories
- หลักการสตาร์ลิงของการแลกเปลี่ยนของเหลว
- การเคลื่อนที่สุทธิของของเหลวผ่านหลอดเลือดฝอยถูกควบคุมโดยความสมดุลระหว่างความแตกต่างของแรงดันอุทกสถิตและแรงดันออสโมติกของคอลลอยด์ผ่านผนังหลอดเลือดฝอย; การปรับปรุงสมัยใหม่เน้นที่ไกลโคคาลิกซ์ของเซลล์บุผนังหลอดเลือดและช่องว่างใต้ไกลโคคาลิกซ์ แทนที่จะเป็นการดูดซึมกลับที่ปลายหลอดเลือดดำของแบบจำลองคลาสสิก
- ทฤษฎีรูพรุน (และเมทริกซ์เส้นใย) ของการซึมผ่านของหลอดเลือดฝอย
- การผ่านของน้ำและสารละลายแบบเลือกผ่านผนังหลอดเลือดฝอยถูกอธิบายว่าเป็นการถ่ายโอนผ่านเส้นทางขนาดเล็กและขนาดใหญ่หลายเส้นทาง ซึ่งได้รับการปรับปรุงโดยแบบจำลองที่ถือว่าชั้นผิวของเซลล์บุผนังหลอดเลือดเป็นตะแกรงโมเลกุล
Mechanisms
การแลกเปลี่ยนในระดับจุลภาคของหลอดเลือดเกิดขึ้นได้สองช่องทางหลัก สารละลายขนาดเล็กที่ไม่ละลายในไขมันและน้ำจะเคลื่อนที่โดยการแพร่และการกรองผ่านและระหว่างเซลล์บุผนังหลอดเลือด ซึ่งเป็นกระบวนการที่ Pappenheimer อธิบายในแง่ของเส้นทางผ่านผนังหลอดเลือดฝอย การเคลื่อนที่สุทธิของของเหลวสะท้อนถึงความสมดุลของสตาร์ลิงระหว่างแรงดันอุทกสถิตและแรงดันออสโมติกของคอลลอยด์ ซึ่งปัจจุบันเข้าใจว่าทำงานผ่านไกลโคคาลิกซ์ของเซลล์บุผนังหลอดเลือด ออกซิเจนและก๊าซอื่น ๆ จะแพร่ตามความเข้มข้นจากเลือดในหลอดเลือดฝอยไปยังไมโทคอนเดรีย โดยมีพื้นที่ผิวและระยะห่างระหว่างหลอดเลือดฝอยที่มีเลือดไหลเวียนกับเซลล์เป็นตัวกำหนดขีดจำกัดของการส่งออกซิเจน ปริมาณเลือดที่ไปถึงหลอดเลือดที่ใช้ในการแลกเปลี่ยนจะถูกกำหนดโดยความตึงของหลอดเลือดแดงฝอย ซึ่งสัญญาณเมแทบอลิซึมและไมโอเจนิกเฉพาะที่จะปรับอย่างต่อเนื่องเพื่อให้สอดคล้องกับอุปสงค์และอุปทาน
Clinical relevance
การทำงานของหลอดเลือดจุลภาคเป็นพื้นฐานว่าเนื้อเยื่อได้รับออกซิเจนอย่างไร และของเหลวมีการกระจายตัวระหว่างเลือดกับช่องว่างระหว่างเซลล์อย่างไร ดังนั้นแนวคิดในส่วนนี้จึงช่วยให้เข้าใจภาวะต่าง ๆ เช่น อาการบวม การอักเสบ และการไหลเวียนเลือดไปเลี้ยงเนื้อเยื่อบกพร่อง ข้อมูลในส่วนนี้อธิบายสรีรวิทยาเพื่อการอ้างอิงทางการศึกษาเท่านั้น และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการตัดสินใจในการรักษา
Evidence & guidelines
เนื้อหาในที่นี้อ้างอิงจากการทบทวนทางสรีรวิทยาแบบคลาสสิกและร่วมสมัยมากกว่าการทดลองทางคลินิก; บัญชีพื้นฐานรวมถึงการอธิบายการขนส่งผ่านผนังหลอดเลือดฝอยของ Pappenheimer และการทบทวนการซึมผ่านของหลอดเลือดจุลภาคของ Michel และ Curry โดยมีการปรับปรุงหลักการสตาร์ลิงของ Levick และ Michel ซึ่งแสดงถึงฉันทามติในปัจจุบัน
History
การศึกษาการแลกเปลี่ยนในหลอดเลือดจุลภาคเริ่มต้นด้วยการสาธิตของ Starling ในปี 1896 ที่แสดงให้เห็นว่าแรงดันออสโมติกและอุทกสถิตควบคุมการดูดซึมของเหลวจากช่องว่างเนื้อเยื่อ งานของ Pappenheimer ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ได้วัดปริมาณการผ่านของสารละลายผ่านผนังหลอดเลือดฝอย และ Michel กับ Curry ได้รวบรวมวรรณกรรมเกี่ยวกับการซึมผ่านของหลอดเลือดในช่วงปลายศตวรรษ การรับรู้ว่าไกลโคคาลิกซ์ของเซลล์บุผนังหลอดเลือดเป็นชั้นกึ่งซึมผ่านได้จริง ทำให้ Levick และ Michel ปรับปรุงแบบจำลองสตาร์ลิงแบบคลาสสิกในปี 2010
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
- เหตุใดการไหลเวียนจุลภาคจึงถือเป็นแกนหลักการทำงานของระบบหัวใจและหลอดเลือด?
- เนื่องจากเป็นบริเวณที่เลือดและเนื้อเยื่อมีการแลกเปลี่ยนออกซิเจน สารอาหาร และของเหลวกันจริง ๆ; หลอดเลือดแดงและหลอดเลือดดำขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ทำหน้าที่ส่งเลือดไปยังและระบายเลือดออกจากเครือข่ายการแลกเปลี่ยนนี้
- หลอดเลือดใดบ้างที่ประกอบกันเป็นระบบไหลเวียนจุลภาค?
- หลอดเลือดแดงฝอย หลอดเลือดฝอย และหลอดเลือดดำฝอย ซึ่งเป็นส่วนปลายของหลอดเลือดที่ผนังบางและมีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ช่วยให้เกิดการแลกเปลี่ยนผ่านผนังหลอดเลือดได้