Ilman mitään muita anatomisia rakenteita vastaan voidaan sanoa, että koko sydän- ja verisuonijärjestelmä on ainoana tarkoituksena kapillaarien palveleminen. Juuri tällä tasolla tapahtuu, että edellä mainitut ravinteiden, hormonien, vasta-aineiden, kaasujen ja kaikki hematisen virran välittämät aineet vaihdetaan. Sitä vastoin solut riippuvat tiukasti kapillaarien kyvystä toimittaa kaikki niiden aineenvaihduntaan tarvittavat elementit ja poistaa samalla ne myrkylliset jätteet. Mutta mikä sääntö tämä kohta on?
Aineiden vaihto kapillaareista soluihin voi olla olennaisesti kolmea tyyppiä.
A) Ensimmäistä kuvaa diffuusio . Tyypillisiä kaasuja, se heijastaa molekyylien nettoliikettä suurimmasta pitoisuudesta pienempään pitoisuuteen; tämä virtaus jatkuu, kunnes molekyylit jakautuvat tasaisesti jokaisen käytettävissä olevan tilan osaan. Suurin osa plasman ja interstitiaalisen nesteen välisestä vaihdosta tapahtuu yksinkertaisella diffuusiolla, joka käsittää aineita, kuten ioneja, matalan PM-molekyylejä, aminohappoja, glukoosia, metaboliitteja, kaasuja jne.; ne eivät kuitenkaan suodata molekyylejä, joiden molekyylipaino on yli 60 kD, kuten suuria proteiineja ja verisoluja (valkoisia, punasoluja jne.). Erityisesti rasvaliukoiset aineet kulkevat plasmamembraanien läpi ja vaihtoa rajoittaa verenvirtauksen nopeus; vesiliukoiset puolestaan kulkevat pienten huokosten läpi ja niiden virtausta säätelee näiden huokosten leveys ja tarkasteltavan molekyylin säde.
Diffuusion mekanismi tulee vähemmän tehokkaaksi turvotuksen läsnä ollessa, koska suuri määrä interstitiaalista nestettä lisää kudosten ja kapillaarin välistä etäisyyttä.
B) Toinen vaihtotyyppi on suodatus-reabsorptiojärjestelmä, joka - joka tunnetaan myös massavirrana - säätää pääasiassa nesteiden kulkua. Jos virtaussuunta on suunnattu kapillaarien ulkopuolelle, puhumme suodatuksesta, kun taas kun se suuntautuu sisäpuolelle, puhumme absorptiosta.
Tämän virtauksen säätö riippuu kolmesta tekijästä: hydraulisesta tai hydrostaattisesta paineesta, onkootisesta tai kolloidisesta osmoottisesta paineesta ja kapillaariseinän läpäisevyydestä.
- Muutama rivi muistutti, että kapillaarin valtimopäässä oleva hydrostaattinen paine on noin 35 mmHg, kun taas laskimopäässä noin puolet. Nämä arvot heijastavat verenvirtauksen aiheuttamaa sivuttaista painetta, joka pyrkii työntämään nesteen kapillaarin itse seinien läpi. Päinvastoin, interstitsiaalisen nesteen aiheuttama hydrostaattinen paine (arviolta 2 mm Hg) suosii vastakkaista polkua, puristamalla kapillaarin seinämiä ja suosimalla nesteiden sisäänpääsyä sen sisälle.
- Toinen tekijä, onkootinen paine, on ehdottomasti riippuvainen proteiinien pitoisuudesta kahdessa osastossa. Näillä on itse asiassa hyvin samankaltainen koostumus, paitsi plasman proteiineja, jotka ovat lähes puuttuvia interstitiaalisessa nesteessä. Onkootinen paine edustaa voimaa, joka säätelee veden kulkua yksinkertaisella diffuusiolla "proteiinisesti" vähemmän keskittyneeltä keskittyneemmälle osastolle niiden välissä olevan puoliläpäisevän kalvon kautta (joka mahdollistaa veden kulkeutumisen sen läpi, mutta ei siinä olevista proteiineista) ja annetaan tässä tapauksessa kapillaariseinät.
Veressä esiintyvien proteiinien aiheuttama onkoottinen paine on 26 mmHg, kun taas interstitiaalisessa nesteessä se on lähes vähäistä.
- Kolmas ja viimeinen tekijä on esitetty hydraulisella johtavuudella, joka ilmaisee kapillaariseinän vedenläpäisevyyden. Tämä koko vaihtelee kapillaarien morfologisten ominaisuuksien mukaan (esimerkiksi se on suurempi munuaisille tyypillisissä fenestroiduissa).
Nämä kolme tekijää on muotoiltu Starlingin laissa:
kapillaarivaihtelut riippuvat jatkuvasta hydraulijohtavuudesta kerrottuna hydrostaattisen paineen gradientin ja kolloidosmootisen painegradientin välisellä erolla.
STARLING-SÄÄNTÖ Jv = Kf [(Pc - Pi) - σ (ppc-ppi)]
Kapillaarin valtimon päähän olisimme nettosuodatuspaineen:
| [(35 - (- 2)] - (25-0) = 12 mmHg | tämä paine aiheuttaa veressä vapautuvien nesteiden ja metaboliittien vapautumisen (suodatus tapahtuu) |
Kapillaarien kulkua pitkin nopeus ja hydraulinen paine vähenevät kitkan vuoksi. Onkootiset paineet pyrkivät pysymään samoina, paitsi kun kapillaariseinät ovat melko läpäiseviä pienimolekyylipainoisille proteiineille. Tällä ominaisuudella on merkittäviä vaikutuksia, koska se vähentää kapillaarista onkoottista painetta ja lisää interstitiaalista painetta. Tämän mahdollisuuden huomioon ottamiseksi Laplace-lakia korjattiin lisäämällä ns. Heijastuskerroin (σ) siten, että: Jv = Kf [(Pc - Pi) - σ (ppc-ppi)].
Heijastuskerroin vaihtelee 0: sta (proteiinien täysin läpäisevä kapillaariseinä) 1: ään (proteiinien läpäisemätön kapillaariseinä).
Kapillaarin laskimopäässä olisimme nettosuodatuspaineen:
| [(15 - (- 2)] - (25-0) = -8 mmHg | tämä paine aiheuttaa nesteiden ja solujen metaboliittien pääsyn veriin (reabsorptio tapahtuu). |
HUOMAUTUS: pienempi reabsorptiopaine kompensoidaan kapillaarin suuremmalla läpäisevyydellä laskimopäähän; tästä huolimatta suodatettu tilavuus on edelleen suurempi kuin imeytynyt. Itse asiassa vain 90% suodatetusta tilavuudesta valtimopäässä imeytyy uudelleen laskimoon; jäljellä olevat 10% (noin 2 l / d) otetaan talteen imunestejärjestelmässä, mikä estää turvotuksen muodostumisen valuttamalla se verenkiertoon.
Esimerkeissä esitetyt paine-arvot ovat ohjeellisia eivätkä ole harvinaisia poikkeuksia. Kapillaarit, jotka muodostavat munuaisten nefronien glomerulukset, pyrkivät esimerkiksi suodattamaan koko pituudeltaan, kun taas eräät suolen limakalvon tasolla olevat kapillaarit imevät vain, keräävät ravinteita ja nesteitä.
C) Kolmatta mekanismia kutsutaan transtsytoosiksi ja se on vastuussa joidenkin suurimolekyylipainoisten molekyylien, kuten eräiden proteiinien, kuljettamisesta, jotka endosytoosin jälkeisen vesikkeliin liittymisen jälkeen kulkevat epiteelin läpi ja vapautuvat interstitiaaliseen nesteeseen eksosytoosin avulla.
