Bez jakéhokoliv urážky proti ostatním anatomickým strukturám můžeme říci, že celý kardiovaskulární systém existuje s jediným účelem sloužit kapilárám. Právě na této úrovni ve skutečnosti dochází k výše uvedeným výměnám živin, hormonů, protilátek, plynů a všeho, co je přenášeno hemematickým proudem. Buňky, na druhé straně, závisí přísně na schopnosti kapilár dodávat všechny elementy nezbytné pro jejich metabolismus, zatímco současně odstraňovat odpad, který by je otrávil. Ale jaké pravidlo tento průchod?
Výměny látek z kapilár do buněk mohou být v podstatě ze tří typů.
A) První je reprezentován difuzí . Typický pro plyny, to odráží čistý pohyb molekul od bodu největší koncentrace k tomu u nižší koncentrace; tento tok pokračuje, dokud molekuly nejsou rovnoměrně rozloženy v každé části dostupného prostoru. Většina výměn mezi plazmou a intersticiální tekutinou probíhá prostou difúzí, která zahrnuje látky jako ionty, molekuly s nízkým obsahem PM, aminokyseliny, glukózu, metabolity, plyny atd.; nefiltrují však molekuly s molekulovou hmotností vyšší než 60kD, jako jsou velké bílkoviny a krevní buňky (bílé, červené krvinky atd.). Zvláště látky rozpustné v tucích procházejí plazmatickými membránami a výměna je omezena rychlostí průtoku krve; na druhé straně ve vodě rozpustné procházejí malými póry a jejich tok je regulován šířkou těchto pórů a poloměrem uvažované molekuly.
Mechanismus difúze se stává méně účinný v přítomnosti edému, protože vysoké množství intersticiální tekutiny zvyšuje vzdálenost mezi tkáněmi a kapilárou.
B) Druhý typ výměny je dán systémem filtrace-reabsorpce, který - také známý jako hmotnostní tok - reguluje hlavně průtok tekutin. Pokud je směr proudění orientován směrem ven z kapilár, hovoříme o filtraci, zatímco když směřujeme do vnitřního prostoru, hovoříme o absorpci.
Regulace tohoto průtoku závisí na třech faktorech: hydraulickém nebo hydrostatickém tlaku, onkotickém nebo koloidním osmotickém tlaku a propustnosti kapilární stěny.
- Před několika řádky jsme připomněli, že hydrostatický tlak na arteriálním konci kapiláry je kolem 35 mm Hg, zatímco na žilním konci je přibližně polovina. Tyto hodnoty odrážejí boční tlak vyvíjený průtokem krve, který má sklon tlačit kapalinu ven přes stěny kapiláry samotné. Naopak hydrostatický tlak vyvíjený intersticiální kapalinou (odhadovaný na 2 mm Hg) upřednostňuje opačnou dráhu, přitlačující se ke stěnám kapiláry a upřednostňující vstup kapalin do ní.
- Druhý faktor, onkotický tlak, je přísně závislý na koncentraci proteinů ve dvou kompartmentech. Ve skutečnosti mají velmi podobné složení, s výjimkou plazmatických proteinů, které jsou v intersticiální tekutině téměř nepřítomné. Onkotický tlak představuje sílu, která reguluje průchod vody jednoduchou difúzí z "proteicky" méně koncentrovaného do koncentrovanějšího prostoru, přes semipermeabilní membránu vloženou mezi nimi (což umožňuje, aby voda přes něj procházela, ale ne z proteinů přítomných v ní) a v tomto případě jsou dány kapilárními stěnami.
Onkotický tlak vyvíjený proteiny přítomnými v krvi je roven 26 mm Hg, zatímco v intersticiální tekutině je téměř zanedbatelný.
- Třetí a poslední faktor představuje hydraulická vodivost, která vyjadřuje propustnost vody kapilární stěny. Tato velikost se mění v závislosti na morfologických charakteristikách kapilár (například je větší u fenestrovaných, typických pro ledviny).
Tyto tři prvky jsou formulovány v zákoně Starling:
kapilární výměny závisí na konstantní vodivosti vodíku násobené rozdílem mezi gradientem hydrostatického tlaku a gradientem koloidosmotického tlaku.
PRÁVO STARLING Jv = Kf [(Pc - Pi) - σ (ppc-ppi)]
Na arteriálním konci kapiláry bychom měli čistý filtrační tlak:
| [(35 - (- 2)] - (25-0) = 12 mm Hg | tento tlak způsobuje uvolňování kapalin a metabolitů přítomných v krvi (dochází k filtraci) |
Podél průchodu v kapilárách se snižuje rychlost a hydraulický tlak v důsledku tření. Onkotický tlak má tendenci zůstat stejný, s výjimkou případů, kdy jsou kapilární stěny zcela propustné pro proteiny s nízkou molekulovou hmotností. Tato charakteristika má významné důsledky, protože snižuje kapilární onkotický tlak a zvyšuje intersticiální tlak. Vezmeme-li tuto možnost v úvahu, Laplaceův zákon byl opraven vložením tzv. Koeficientu odrazu (σ), takže: Jv = Kf [(Pc - Pi) - σ (ppc-ppi)].
Koeficient odrazu se pohybuje od 0 (kapilární stěna zcela propustná pro proteiny) do 1 (kapilární stěna nepropustná pro proteiny).
Na žilním konci kapiláry bychom měli čistý filtrační tlak:
| [(15 - (- 2)] - (25-0) = -8 mm Hg | tento tlak způsobuje vstup kapalin a buněčných metabolitů do krve (dochází k reabsorpci). |
POZNÁMKA: nižší reabsorpční tlak je kompenzován větší propustností kapiláry vůči venózní hlavě; přesto je filtrovaný objem stále větší než objem reabsorbovaný. Ve skutečnosti je pouze 90% filtrovaného objemu na arteriálním konci reabsorbováno na venózní; zbývajících 10% (asi 2 l / d) je získáno lymfatickým systémem, který zabraňuje tvorbě edému tím, že ho nalije do krevního oběhu.
Hodnoty tlaku uvedené v příkladech jsou indikativní a nejsou vzácnými výjimkami. Například kapiláry, které tvoří glomeruly ledvinových nefronů, mají tendenci filtrovat po celé své délce, zatímco některé kapiláry přítomné na úrovni střevní sliznice absorbují, sbírají živiny a tekutiny.
C) Třetí mechanismus se nazývá transcytóza a je zodpovědný za transport některých molekul s vysokou molekulovou hmotností, jako jsou určité proteiny, které po inkorporaci do vezikul endocytózou projdou epitelem a jsou uvolněny do intersticiální tekutiny exocytózou.
