Микроциркуляция
| Микроциркуляция | |
|---|---|
 Микроциркуляция в капиллярах | |
| Подробности | |
| Система | Кровеносная система |
| Артерия | Артериола |
| вена | Венула |
| Идентификаторы | |
| МеШ | D008833 |
| Анатомическая терминология | |
Микроциркуляция — циркуляция присутствующих крови кровеносных в мельчайших сосудах — микрососудах микроциркуляторного русла , в органов тканях . [1] К микрососудам относятся терминальные артериолы , метатериолы , капилляры и венулы . Артериолы переносят насыщенную кислородом кровь в капилляры, а кровь вытекает из капилляров через венулы в вены . [ нужна ссылка ]
Помимо этих кровеносных сосудов в микроциркуляцию входят также лимфатические капилляры и собирательные трубочки. Основными функциями микроциркуляции являются доставка кислорода и питательных веществ и удаление углекислого газа (СО 2 ). Он также служит для регулирования кровотока и перфузии тканей, тем самым влияя на кровяное давление и реакцию на воспаление , которое может включать отек (отек).
Большинство сосудов микроциркуляции выстланы уплощенными клетками эндотелия и многие из них окружены сократительными клетками, называемыми перицитами . Эндотелий обеспечивает гладкую поверхность для тока крови и регулирует движение воды и растворенных веществ в интерстициальной плазме между кровью и тканями.
Микроциркуляция контрастирует с макроциркуляцией , которая представляет собой циркуляцию крови к органам и от них.
Структура
[ редактировать ]Микрососуды
[ редактировать ]
Сосуды на артериальной стороне микроциркуляции называются артериолами , они хорошо иннервированы, окружены гладкомышечными клетками и имеют 10-50 мкм . диаметр [2] Артериолы несут кровь в капилляры , которые не иннервированы, не имеют гладких мышц и имеют диаметр около 5-8 мкм. Кровь из капилляров оттекает в венулы , которые имеют мало гладких мышц и имеют размер 10-200 мкм. Кровь течет из венул в вены . Метартериолы соединяют артериолы и капилляры. Приток венул известен как проходной канал . [ нужна ссылка ]
Микроциркуляция имеет три основных компонента: прекапиллярный, капиллярный и посткапиллярный. В прекапиллярном секторе артериолы и прекапиллярные сфинктеры участвуют . Их функция заключается в регулировании кровотока до того, как он попадет в капилляры и венулы, путем сокращения и расслабления гладких мышц на их стенках. Второй сектор – капиллярный сектор, представленный капиллярами, где происходит обмен веществ и газов между кровью и интерстициальной жидкостью. Наконец, посткапиллярный сектор представлен посткапиллярными венулами, которые образованы слоем эндотелиальных клеток , обеспечивающих свободное перемещение некоторых веществ. [3]
Микроанатомия
[ редактировать ]Большинство сосудов микроциркуляции выстланы уплощенными клетками эндотелия и многие из них окружены сократительными клетками, называемыми перицитами . Эндотелий обеспечивает гладкую поверхность для тока крови и регулирует движение воды и растворенных веществ в интерстициальной плазме между кровью и тканями. Эндотелий также производит молекулы, которые препятствуют свертыванию крови, если нет утечки. Клетки перицитов могут сокращаться и уменьшать размер артериол и тем самым регулировать кровоток и кровяное давление. [ нужна ссылка ]
Функция
[ редактировать ]Помимо этих кровеносных сосудов в микроциркуляцию входят также лимфатические капилляры и собирательные трубочки. Основными функциями микроциркуляции являются доставка кислорода и питательных веществ и удаление углекислого газа (СО 2 ). Он также служит для регулирования кровотока и перфузии тканей, тем самым влияя на кровяное давление и реакцию на воспаление , которое может включать отек (отек). [ нужна ссылка ]
Регулирование
[ редактировать ]Регуляция тканевой перфузии происходит в микроциркуляции. [3] Там артериолы контролируют приток крови к капиллярам. Артериолы сокращаются и расслабляются, изменяя свой диаметр и тонус сосудов, поскольку гладкие мышцы сосудов реагируют на различные стимулы. Расширение сосудов из-за повышения артериального давления является основным стимулом сокращения мышц стенок артериол. Как следствие, микроциркуляторный кровоток остается постоянным, несмотря на изменения системного артериального давления. Этот механизм присутствует во всех тканях и органах человеческого тела. Кроме того, нервная система участвует в регуляции микроциркуляции. Симпатическая нервная система активирует более мелкие артериолы, включая их терминали. Норадреналин и адреналин оказывают воздействие на альфа- и бета-адренорецепторы. Другие гормоны ( катехоламин , ренин-ангиотензин , вазопрессин и предсердный натрийуретический пептид ) циркулируют в кровотоке и могут влиять на микроциркуляцию, вызывая расширение или сужение сосудов . Многие гормоны и нейропептиды высвобождаются вместе с классическими нейротрансмиттерами. [1]
Артериолы реагируют на метаболические стимулы, генерируемые в тканях. Когда тканевый метаболизм усиливается, продукты катаболизма накапливаются, что приводит к расширению сосудов. Эндотелий начинает контролировать мышечный тонус и артериолярный кровоток в тканях. Эндотелиальная функция в кровообращении включает активацию и инактивацию циркулирующих гормонов и других компонентов плазмы. Также происходят синтез и секреция сосудорасширяющих и сосудосуживающих веществ для изменения ширины по мере необходимости. Изменения в потоке крови, циркулирующей по артериолам, могут вызывать реакции в эндотелии. [1]
Капиллярный обмен
[ редактировать ]Термин «капиллярный обмен» относится ко всем обменам на уровне микроциркуляции, большая часть которых происходит в капиллярах. Местами, где происходит обмен веществ между кровью и тканями, являются капилляры, которые разветвляются, увеличивая площадь обмена, минимизируя расстояние диффузии, а также максимизируя площадь поверхности и время обмена. [4]
Примерно семь процентов крови организма находится в капиллярах, которые постоянно обмениваются веществами с жидкостью вне этих кровеносных сосудов, называемой интерстициальной жидкостью. Это динамическое перемещение веществ между интерстициальной жидкостью и кровью называется капиллярным обменом. [5] Эти вещества проходят через капилляры посредством трех различных систем или механизмов: диффузии, объемного потока и трансцитоза или везикулярного транспорта. [3] Обмен жидкости и твердых веществ, происходящий в микроциркуляторном русле, в частности, затрагивает капилляры, посткапиллярные венулы и собирательные венулы. [ нужна ссылка ]
Стенки капилляров обеспечивают свободный поток практически любого вещества в плазме. [6] Белки плазмы являются единственным исключением, поскольку они слишком велики, чтобы пройти сквозь них. [5] Минимальное количество невсасывающихся белков плазмы, которые выходят из капилляров, попадают в лимфатическую циркуляцию и позже возвращаются в эти кровеносные сосуды. Те белки, которые покидают капилляры, используют первый механизм капиллярного обмена и процесс диффузии, обусловленный кинетическим движением молекул. [6]
Регулирование
[ редактировать ]Этот обмен веществ регулируется разными механизмами. [7] Эти механизмы работают вместе и способствуют капиллярному обмену следующим образом. Во-первых, диффундирующие молекулы перемещаются на небольшое расстояние благодаря стенке капилляра, небольшому диаметру и непосредственной близости к каждой клетке, имеющей капилляр. Короткое расстояние важно, поскольку скорость капиллярной диффузии уменьшается с увеличением расстояния диффузии. Затем из-за ее большого количества (10-14 миллионов капилляров) имеется невероятная площадь поверхности для обмена. Однако это лишь 5% от общего объема крови (250 мл 5000 мл). Наконец, кровь в капиллярах течет медленнее из-за обширной разветвленности. [4]
Диффузия
[ редактировать ]Диффузия — первый и наиболее важный механизм, обеспечивающий движение малых молекул через капилляры. Процесс зависит от разницы градиентов между интерстицием и кровью, при этом молекулы перемещаются в низкоконцентрированные пространства из высококонцентрированных пространств. [8] Глюкоза, аминокислоты, кислород ( О 2 ) и другие молекулы выходят из капилляров путем диффузии и достигают тканей организма. Напротив, углекислый газ (CO 2 ) и другие отходы покидают ткани и попадают в капилляры тем же процессом, но в обратном порядке. [5] Диффузия через стенки капилляров зависит от проницаемости эндотелиальных клеток, образующих стенки капилляров, которая может быть сплошной, прерывистой и окончатой. [4] Уравнение Старлинга описывает роль гидростатического и осмотического давления (так называемых сил Старлинга ) в движении жидкости через эндотелий капилляров . Липиды, транспортируемые белками, слишком велики, чтобы проникнуть через стенки капилляров путем диффузии, и им приходится полагаться на два других метода. [9] [10]
Массовый поток
[ редактировать ]Второй механизм капиллярного обмена — объемный поток . Он используется небольшими, нерастворимыми в липидах веществами для пересечения. Это движение зависит от физических особенностей капилляров. Например, непрерывные капилляры (плотная структура) уменьшают объемный поток, фенестрированные капилляры (перфорированная структура) увеличивают объемный поток, а прерывистые капилляры (большие межклеточные промежутки) обеспечивают объемный поток. В этом случае обмен веществ определяется изменением давления. [7] Когда поток веществ идет из кровотока или капилляра в интерстициальное пространство или интерстиций, этот процесс называется фильтрацией. Такому виду движения способствуют гидростатическое давление крови (ГД) и осмотическое давление интерстициальной жидкости (IFOP). [5] Когда вещества перемещаются из интерстициальной жидкости в кровь по капиллярам, этот процесс называется реабсорбцией. Давлениями, которые способствуют этому движению, являются коллоидно-осмотическое давление крови (BCOP) и гидростатическое давление интерстициальной жидкости (IFHP). [11] Фильтруется ли вещество или реабсорбируется, зависит от чистого фильтрационного давления (NFP), которое представляет собой разницу между гидростатическим (BHP и IFHP) и осмотическим давлением (IFOP и BCOP). [5] Это давление известно как силы Старлинга . Если NFP положителен, произойдет фильтрация, а если отрицательный, произойдет реабсорбция. [12]
Трансцитоз
[ редактировать ]Третий механизм капиллярного обмена — трансцитоз , также называемый везикулярным транспортом. [13] Благодаря этому процессу вещества крови перемещаются через эндотелиальные клетки, составляющие структуру капилляров. Наконец, эти материалы выходят путем экзоцитоза - процесса, при котором везикулы выходят из клетки в интерстициальное пространство. Лишь немногие вещества переходят через трансцитоз: в основном он используется крупными нерастворимыми в липидах молекулами, такими как гормон инсулин. [14] Как только везикулы выходят из капилляров, они попадают в интерстиций . [14] Везикулы могут попадать непосредственно в определенную ткань или сливаться с другими везикулами, в результате чего их содержимое перемешивается. Этот смешанный материал увеличивает функциональные возможности пузырька. [5]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Конти, Фиоренцо (13 апреля 2010 г.). Медицинская физиология (1-е изд.). МакГроу Хилл. ISBN 978-970-10-7341-4 . [ нужна страница ]
- ^ Формаджа, Лука; Квартерони, Альфио ; Венезиани, Алессандро (2009). Сердечно-сосудистая математика: моделирование и симуляция системы кровообращения . п. 6. ISBN 8847011515 . Проверено 1 марта 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с Друкер, Рене. Медицинская физиология (1-е изд.). Современное руководство. п. 137.
- ^ Jump up to: а б с Шервуд, Лорали (2005). Физиология человека. От клеток к системам (7-е изд.). Занимайтесь обучением. п. 361. ИСБН 970-729-069-2 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Тортора, Жерар (4 января 2011 г.). Основы анатомии и физиологии (13-е изд.). Wiley & Sons, Inc. с. 811. ИСБН 978-0470565100 .
- ^ Jump up to: а б Холл, Джон (2011). Учебник медицинской физиологии (12-е изд.). Издательство Elsevier Science. п. 184. ИСБН 978-84-8086-819-8 .
- ^ Jump up to: а б Клаубунде, Ричард (3 ноября 2011 г.). Концепции сердечно-сосудистой физиологии (2-е изд.). Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 181. ИСБН 9781451113846 .
- ^ Джонсон, Леонард (2 октября 2003 г.). Основная медицинская физиология (3-е изд.). Академическая пресса. п. 59. ИСБН 978-0123875846 .
- ^ Скоу, Р.О.; Бланшетт-Маки, Э.Дж.; Смит, LC (1980). «Транспорт липидов через эндотелий капилляров». Труды Федерации . 39 (9): 2610–7. ПМИД 6995154 .
- ^ «Физиология жидкости: 4.1 Микроциркуляция» .
- ^ Скаллан, Джошуа (2010). Капиллярный обмен жидкости: регуляция, функции и патология (3-е изд.). Морган и Клейпул Науки о жизни. п. 4. ISBN 9781615040667 .
- ^ Сикар, Сабьясачи (2008). Основы медицинской физиологии (1-е изд.). Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 259. ИСБН 978-3-13-144061-7 .
- ^ Баррет, Ким (5 апреля 2012 г.). Медицинская физиология Ганонга (24-е изд.). Мак-Гроу Хилл. ISBN 978-0071780032 .
- ^ Jump up to: а б Шахид, Мохаммед (январь 2008 г.). Физиология (1-е изд.). Elsevier Науки о здоровье. п. 82. ИСБН 978-0-7234-3388-0 .
