การไหลเวียนเลือดและการส่งออกซิเจนในเนื้อเยื่อ

การไหลเวียนเลือดในเนื้อเยื่อคือการนำส่งเลือดผ่านเครือข่ายหลอดเลือดฝอยไปยังเซลล์ของเนื้อเยื่อ และการส่งออกซิเจนคือการถ่ายโอนออกซิเจนจากเลือดนั้นไปยังไมโทคอนเดรีย การส่งออกซิเจนที่เพียงพอไม่ได้ขึ้นอยู่กับปริมาณเลือดที่ไหลเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับการกระจายตัวของเลือดในหลอดเลือดฝอยและระยะการแพร่ระหว่างหลอดเลือดที่ได้รับเลือดกับเซลล์ที่หลอดเลือดเหล่านั้นหล่อเลี้ยง

Definition

การไหลเวียนเลือดและการส่งออกซิเจนในเนื้อเยื่อหมายถึงการนำส่งเลือดไปยังเครือข่ายหลอดเลือดฝอยของเนื้อเยื่อและการถ่ายโอนออกซิเจนแบบแพร่จากเลือดนั้นไปยังเซลล์ ซึ่งถูกกำหนดร่วมกันโดยการไหลเวียนของเลือด ปริมาณออกซิเจน รูปทรงเรขาคณิตของหลอดเลือดฝอย และระยะการแพร่

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงวิธีการเคลื่อนที่ของออกซิเจนจากเลือดฝอยเข้าสู่เนื้อเยื่อ ความสัมพันธ์ทางเรขาคณิตระหว่างหลอดเลือดฝอยกับเซลล์ที่หลอดเลือดเหล่านั้นหล่อเลี้ยง (แบบจำลองของ Krogh) ปัจจัยกำหนดการนำส่งออกซิเจน และแนวคิดต่างๆ เช่น ความหนาแน่นของหลอดเลือดฝอย เวลาการไหลผ่าน และการเปิดใช้งานหลอดเลือดฝอย หัวข้อนี้ถือว่าการควบคุมเฉพาะที่ของโทนัสหลอดเลือดแดงฝอยที่ปรับการไหลเป็นหัวข้อที่เกี่ยวข้องกัน

Core questions

• ออกซิเจนเคลื่อนที่จากเลือดฝอยไปยังไมโทคอนเดรียของเซลล์เนื้อเยื่อได้อย่างไร?
• ความสัมพันธ์ทางเรขาคณิตระหว่างหลอดเลือดฝอยกับเซลล์ใดที่กำหนดว่าเนื้อเยื่อได้รับออกซิเจนเพียงพอหรือไม่?
• อะไรเป็นตัวกำหนดการนำส่งออกซิเจน และการไหลเวียนและปริมาณออกซิเจนมีส่วนร่วมอย่างไร?
• ความหนาแน่นของหลอดเลือดฝอย เวลาการไหลผ่าน และการเปิดใช้งานหลอดเลือดฝอยส่งผลต่อการส่งออกซิเจนอย่างไร?

Key concepts

• การแพร่ของออกซิเจนจากหลอดเลือดฝอยไปยังไมโทคอนเดรีย
• ทรงกระบอกของ Krogh และระยะห่างระหว่างหลอดเลือดฝอย
• การนำส่งออกซิเจน (การไหลคูณปริมาณออกซิเจนในเลือดแดง)
• การสกัดออกซิเจนและความดันย่อยของออกซิเจนในเนื้อเยื่อ
• ความหนาแน่นของหลอดเลือดฝอยและพื้นที่ผิว
• เวลาการไหลผ่านของหลอดเลือดฝอยและความไม่สม่ำเสมอของการไหล
• การเปิดใช้งานหลอดเลือดฝอย

Key theories

แบบจำลองทรงกระบอกของ Krogh สำหรับการส่งออกซิเจนในเนื้อเยื่อ

Krogh จำลองเนื้อเยื่อเป็นทรงกระบอกของเซลล์แต่ละเซลล์ที่ได้รับเลือดจากหลอดเลือดฝอยกลางเพียงเส้นเดียว โดยออกซิเจนจะแพร่ออกไปด้านนอกตามความชันของความดันย่อยที่ลดลง แบบจำลองนี้เชื่อมโยงระยะห่างระหว่างหลอดเลือดฝอย การใช้ออกซิเจน และการแพร่กับการเข้าถึงความดันย่อยของออกซิเจนที่เซลล์ที่อยู่ห่างไกลที่สุด

Mechanisms

ออกซิเจนที่ถูกขนส่งโดยฮีโมโกลบินจะถูกปล่อยออกมาในหลอดเลือดฝอยเมื่อความดันย่อยของออกซิเจนในเลือดลดลง จากนั้นจะแพร่ตามความชันของความดันย่อยผ่านผนังหลอดเลือดฝอยและช่องว่างระหว่างเซลล์ไปยังไมโทคอนเดรีย การวิเคราะห์ของ Krogh ถือว่าหลอดเลือดฝอยแต่ละเส้นหล่อเลี้ยงเนื้อเยื่อทรงกระบอกที่อยู่รอบๆ ดังนั้นความดันย่อยของออกซิเจนที่เซลล์ที่อยู่ห่างไกลที่สุดจากหลอดเลือดฝอยจึงขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างหลอดเลือดฝอย การใช้ออกซิเจน และสัมประสิทธิ์การแพร่ การนำส่งออกซิเจนโดยรวมไปยังเนื้อเยื่อเป็นผลคูณของการไหลเวียนของเลือดและปริมาณออกซิเจนในเลือดแดง สัดส่วนที่ถูกสกัดจะเพิ่มขึ้นเมื่อความต้องการเพิ่มขึ้น นอกเหนือจากการนำส่งโดยรวมแล้ว การกระจายตัวของการไหลก็มีความสำคัญ: เวลาการไหลผ่านของหลอดเลือดฝอยที่ไม่สม่ำเสมอและการเปิดใช้งานหลอดเลือดฝอยที่ได้รับเลือดเพิ่มเติมจะเปลี่ยนพื้นที่ผิวที่มีประสิทธิภาพและประสิทธิภาพที่ออกซิเจนที่ถูกนำส่งไปถึงเซลล์

Clinical relevance

หลักการของการไหลเวียนเลือดและการส่งออกซิเจนเป็นพื้นฐานความเข้าใจว่าเนื้อเยื่อตอบสนองต่อความต้องการที่เพิ่มขึ้นหรือการลดลงของปริมาณเลือดได้อย่างไร และเหตุใดการเพิ่มการไหลเวียนโดยรวมเพียงอย่างเดียวอาจไม่รับประกันการส่งออกซิเจนที่เพียงพอหากการกระจายตัวบกพร่อง นี่คือสรีรวิทยาอ้างอิงและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษา

Evidence & guidelines

เนื้อหานี้อิงตามสรีรวิทยาแบบคลาสสิกและสมัยใหม่มากกว่าแนวทางปฏิบัติทางคลินิก แบบจำลองการแพร่ของ Krogh เป็นรากฐานทางประวัติศาสตร์ และบทวิจารณ์ของ Pittman เกี่ยวกับการขนส่งออกซิเจนในหลอดเลือดขนาดเล็กพร้อมกับการประเมินใหม่ในรอบศตวรรษของ Ostergaard เกี่ยวกับการเปิดใช้งานหลอดเลือดฝอยเป็นตัวแทนของการสังเคราะห์ร่วมสมัย

History

การศึกษาของ August Krogh ในปี 1919 เกี่ยวกับการแพร่ของก๊าซผ่านเนื้อเยื่อ และแบบจำลองทรงกระบอกที่เกี่ยวข้อง ได้ก่อตั้งการศึกษาเชิงปริมาณของการส่งออกซิเจนในเนื้อเยื่อและมีส่วนช่วยในผลงานที่ได้รับการยอมรับจากรางวัลโนเบลของเขาเกี่ยวกับการควบคุมหลอดเลือดฝอย สรีรวิทยาในศตวรรษที่ 20 ได้ปรับปรุงการวัดความดันย่อยของออกซิเจนและการนำส่งออกซิเจน และบทวิจารณ์ของ Pittman ได้รวบรวมการขนส่งออกซิเจนในหลอดเลือดขนาดเล็ก หนึ่งศตวรรษหลังจาก Krogh, Ostergaard ได้ปรับกรอบบทบาทของความไม่สม่ำเสมอของเวลาการไหลผ่านของหลอดเลือดฝอยและการเปิดใช้งานในการกำหนดการส่งออกซิเจนในเนื้อเยื่อ

Debates

การเปิดใช้งานหลอดเลือดฝอยเพิ่มการส่งออกซิเจน หรือการกระจายการไหลเวียนมีความสำคัญมากกว่า?

มีการถกเถียงกันมาตั้งแต่สมัย Krogh ว่าเนื้อเยื่อเพิ่มปริมาณออกซิเจนโดยการเปิดใช้งานหลอดเลือดฝอยที่ไม่เคยได้รับเลือดมาก่อนเป็นหลัก หรือโดยการเปลี่ยนการกระจายตัวและความไม่สม่ำเสมอของการไหลผ่านหลอดเลือดที่ได้รับเลือดอยู่แล้ว การวิเคราะห์ล่าสุดเน้นความไม่สม่ำเสมอของเวลาการไหลผ่านควบคู่ไปกับการเปิดใช้งานแบบคลาสสิก

Key figures

• August Krogh
• Roland Pittman
• Leif Ostergaard

Seminal works

• krogh-1919
• pittman-2013

Frequently asked questions

แบบจำลองทรงกระบอกของ Krogh คืออะไร?

แบบจำลองที่แสดงภาพเนื้อเยื่อเป็นทรงกระบอกของเซลล์แต่ละเซลล์ที่ได้รับเลือดจากหลอดเลือดฝอยกลางเพียงเส้นเดียว โดยออกซิเจนจะแพร่ออกไปด้านนอกตามความชันของความดันย่อยที่ลดลง แบบจำลองนี้เชื่อมโยงระยะห่างระหว่างหลอดเลือดฝอยและการใช้ออกซิเจนกับการเข้าถึงความดันย่อยของออกซิเจนที่เซลล์ที่อยู่ห่างไกลที่สุด

อะไรเป็นตัวกำหนดการนำส่งออกซิเจนไปยังเนื้อเยื่อ?

การนำส่งออกซิเจนเป็นผลคูณของการไหลเวียนของเลือดและปริมาณออกซิเจนในเลือดแดง ประสิทธิภาพที่ออกซิเจนที่ถูกนำส่งไปถึงเซลล์ยังขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของหลอดเลือดฝอย ระยะการแพร่ และการกระจายตัวของการไหลเวียนในหลอดเลือดฝอย