Tưới máu và Oxy hóa mô

Tưới máu mô là quá trình cung cấp máu qua mạng lưới mao mạch đến các tế bào của một mô, và oxy hóa là sự chuyển giao oxy từ máu đó đến ty thể. Oxy hóa đầy đủ không chỉ phụ thuộc vào lượng máu chảy mà còn vào cách nó được phân phối giữa các mao mạch và khoảng cách khuếch tán giữa các mạch được tưới máu và các tế bào mà chúng cung cấp.

Definition

Tưới máu và oxy hóa mô đề cập đến việc cung cấp máu đến giường mao mạch của một mô và sự chuyển giao oxy khuếch tán từ máu đó đến các tế bào, được xác định chung bởi lưu lượng máu, hàm lượng oxy, hình học mao mạch và khoảng cách khuếch tán.

Scope

Chủ đề này bao gồm cách oxy di chuyển từ máu mao mạch vào mô, mối quan hệ hình học giữa mao mạch và các tế bào mà chúng phục vụ (mô hình Krogh), các yếu tố quyết định việc cung cấp oxy, và các khái niệm như mật độ mao mạch, thời gian vận chuyển, và sự huy động. Nó coi việc kiểm soát cục bộ trương lực tiểu động mạch điều chỉnh lưu lượng là một chủ đề liên quan.

Core questions

• Oxy di chuyển từ máu mao mạch đến ty thể của tế bào mô như thế nào?
• Mối quan hệ hình học nào giữa mao mạch và tế bào quyết định liệu mô có được oxy hóa đầy đủ hay không?
• Điều gì quyết định việc cung cấp oxy, và lưu lượng và hàm lượng oxy đóng góp như thế nào?
• Mật độ mao mạch, thời gian vận chuyển và sự huy động ảnh hưởng đến oxy hóa như thế nào?

Key concepts

• Khuếch tán oxy từ mao mạch đến ty thể
• Hình trụ Krogh và khoảng cách giữa các mao mạch
• Cung cấp oxy (lưu lượng nhân với hàm lượng oxy động mạch)
• Chiết xuất oxy và áp suất riêng phần oxy mô
• Mật độ mao mạch và diện tích bề mặt
• Thời gian vận chuyển mao mạch và sự không đồng nhất của lưu lượng
• Huy động mao mạch

Key theories

Mô hình hình trụ Krogh về oxy hóa mô

Krogh mô hình hóa mô như các hình trụ tế bào, mỗi hình trụ được cung cấp bởi một mao mạch trung tâm duy nhất, với oxy khuếch tán ra ngoài theo hướng xuyên tâm theo gradient áp suất riêng phần giảm dần; mô hình này liên hệ khoảng cách mao mạch, mức tiêu thụ oxy và sự khuếch tán với áp suất riêng phần oxy đạt được tại các tế bào xa nhất.

Mechanisms

Oxy được hemoglobin vận chuyển được giải phóng trong các mao mạch khi áp suất riêng phần oxy trong máu giảm, sau đó khuếch tán theo gradient áp suất riêng phần của nó qua thành mao mạch và khoảng kẽ đến ty thể. Phân tích của Krogh coi mỗi mao mạch cung cấp cho một hình trụ mô xung quanh, do đó áp suất riêng phần oxy tại các tế bào xa nhất khỏi mao mạch phụ thuộc vào khoảng cách giữa các mao mạch, mức tiêu thụ oxy và hệ số khuếch tán. Tổng lượng oxy cung cấp cho một mô là tích của lưu lượng máu và hàm lượng oxy động mạch; tỷ lệ chiết xuất tăng khi nhu cầu tăng. Ngoài việc cung cấp tổng thể, sự phân bố lưu lượng cũng quan trọng: thời gian vận chuyển mao mạch không đồng nhất và sự huy động thêm các mao mạch được tưới máu làm thay đổi diện tích bề mặt hiệu quả và hiệu quả mà oxy được cung cấp đến các tế bào.

Clinical relevance

Các nguyên tắc về tưới máu và oxy hóa là nền tảng để hiểu cách các mô phản ứng với nhu cầu tăng cao hoặc giảm nguồn cung cấp máu, và tại sao việc đơn giản tăng tổng lưu lượng có thể không đảm bảo oxy hóa đầy đủ nếu sự phân bố của nó bị suy giảm. Đây là sinh lý học tham chiếu và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị.

Evidence & guidelines

Tài liệu này dựa trên sinh lý học cổ điển và hiện đại hơn là các hướng dẫn lâm sàng; mô hình khuếch tán của Krogh là nền tảng lịch sử, và các đánh giá của Pittman về vận chuyển oxy vi mạch cùng với đánh giá lại một trăm năm của Ostergaard về sự huy động mao mạch đại diện cho sự tổng hợp đương đại.

History

Nghiên cứu năm 1919 của August Krogh về sự khuếch tán khí qua mô, và mô hình hình trụ liên quan đến nó, đã đặt nền móng cho nghiên cứu định lượng về oxy hóa mô và đóng góp vào công trình được giải Nobel của ông về điều hòa mao mạch. Sinh lý học thế kỷ XX đã tinh chỉnh các phép đo áp suất riêng phần oxy và việc cung cấp, và các đánh giá của Pittman đã củng cố vận chuyển oxy vi mạch; một thế kỷ sau Krogh, Ostergaard đã định hình lại vai trò của sự không đồng nhất thời gian vận chuyển mao mạch và sự huy động trong việc xác định oxy hóa mô.

Debates

Sự huy động mao mạch có làm tăng oxy hóa không, hay sự phân bố lại lưu lượng quan trọng hơn?

Việc các mô tăng cường cung cấp oxy chủ yếu bằng cách huy động các mao mạch chưa được tưới máu trước đây hay bằng cách thay đổi sự phân bố và không đồng nhất của lưu lượng qua các mạch đã được tưới máu đã được tranh luận kể từ thời Krogh; các phân tích gần đây nhấn mạnh sự không đồng nhất thời gian vận chuyển cùng với sự huy động cổ điển.

Key figures

• August Krogh
• Roland Pittman
• Leif Ostergaard

Seminal works

• krogh-1919
• pittman-2013

Frequently asked questions

Mô hình hình trụ Krogh là gì?

Một mô hình mô tả mô như các hình trụ tế bào, mỗi hình trụ được cung cấp bởi một mao mạch trung tâm duy nhất, với oxy khuếch tán ra ngoài theo gradient áp suất riêng phần giảm dần; nó liên hệ khoảng cách mao mạch và mức tiêu thụ oxy với áp suất riêng phần oxy đạt được bởi các tế bào xa nhất.

Điều gì quyết định việc cung cấp oxy cho một mô?

Việc cung cấp oxy là tích của lưu lượng máu và hàm lượng oxy trong máu động mạch; mức độ hiệu quả mà oxy được cung cấp đó đến các tế bào cũng phụ thuộc vào mật độ mao mạch, khoảng cách khuếch tán và sự phân bố lưu lượng giữa các mao mạch.