Капилляр - Capillary
Капиллярный | |
---|---|
Подробности | |
Произношение | США : / к æ р ə л ɛr я / , Великобритания : / к ə р ɪ л ər я / |
Система | Сердечно-сосудистая система |
Идентификаторы | |
латинский | капиллярный сосуд |
MeSH | D002196 |
TA98 | A12.0.00.025 |
TA2 | 3901 |
TH | H3.09.02.0.02001 |
FMA | 63194 |
Анатомическая терминология |
Капиллярный представляет собой небольшой кровеносный сосуд , от 5 до 10 микрометров (мкм) в диаметре, и имеющая стенку одну эндотелиальную клетку толщины. Это самые маленькие кровеносные сосуды в организме: они переносят кровь между артериолами и венулами . Эти микрососуды являются местом обмена многих веществ с окружающей их интерстициальной жидкостью . Вещества, которые проходят через капилляры, включают воду, кислород , двуокись углерода , мочевину , глюкозу , мочевую кислоту , молочную кислоту и креатинин . Лимфатические капилляры соединяются с более крупными лимфатическими сосудами для отвода лимфатической жидкости, собранной в микроциркуляции .
Во время раннего эмбрионального развития , новые капилляры формируются через васкулогенез , процесс формирования кровеносных сосудов , которое происходит через De Novo производства эндотелиальных клеток , которые затем образуют сосудистые трубки. Термин ангиогенез обозначает образование новых капилляров из уже существующих кровеносных сосудов и уже имеющегося эндотелия, который делится.
Этимология
Капилляр происходит от латинского слова capillaris , означающего «похожий на волосы», которое используется в английском языке с середины 17 века. Это значение связано с крошечным диаметром капилляра, похожим на волосок. Хотя капилляр обычно используется как существительное, это слово также используется как прилагательное, например, в « капиллярном действии », когда жидкость течет без влияния внешних сил, таких как сила тяжести .
Состав
Кровь течет из сердца по артериям , которые разветвляются и сужаются в артериолы , а затем разветвляются дальше в капилляры, где происходит обмен питательными веществами и отходами. Затем капилляры соединяются и расширяются, образуя венулы , которые, в свою очередь, расширяются и сходятся, образуя вены , которые затем возвращают кровь обратно в сердце через полые вены . В брыжейки , metarterioles образуют дополнительную стадию между артериол и капилляров.
Отдельные капилляры являются частью капиллярного ложа , переплетенной сети капилляров, снабжающих ткани и органы . Чем более метаболически активна ткань, тем больше требуется капилляров для доставки питательных веществ и уноса продуктов метаболизма. Существует два типа капилляров: настоящие капилляры, которые отходят от артериол и обеспечивают обмен между тканью и капиллярной кровью, и синусоиды , тип капилляров с открытыми порами, обнаруженных в печени , костном мозге , передней доле гипофиза и окжелудочковых органах мозга. . Капилляры и синусоиды - это короткие сосуды, которые напрямую соединяют артериолы и венулы на противоположных концах лож. Метартериолы находятся в основном в мезентериальной микроциркуляции .
Лимфатические капилляры немного больше в диаметре, чем кровяные капилляры, и имеют закрытые концы (в отличие от кровеносных капилляров, которые открываются одним концом к артериолам и открываются другим концом к венулам). Эта структура позволяет межклеточной жидкости течь внутрь, но не наружу. Лимфатические капилляры имеют более высокое внутреннее онкотическое давление, чем кровеносные капилляры, из-за большей концентрации белков плазмы в лимфе.
Типы
Есть три типа кровеносных капилляров:
Непрерывный
Непрерывные капилляры являются непрерывными в том смысле, что эндотелиальные клетки обеспечивают непрерывную выстилку, и они позволяют только более мелким молекулам , таким как вода и ионы , проходить через свои межклеточные щели . Жирорастворимые молекулы могут пассивно диффундировать через мембраны эндотелиальных клеток по градиентам концентрации. Непрерывные капилляры можно разделить на два подтипа:
- Везикулы с многочисленными транспортными пузырьками, которые обнаруживаются в основном в скелетных мышцах , пальцах рук, половых железах и коже.
- Везикулы с небольшим количеством пузырьков, которые в основном обнаруживаются в центральной нервной системе . Эти капилляры являются составной частью гематоэнцефалического барьера .
Фенестрированный
Фенестрированные капилляры имеют поры, известные как fenestrae ( лат. «Окна») в эндотелиальных клетках, которые имеют диаметр 60–80 нм . Они покрыты диафрагмой из радиально ориентированных фибрилл, которая позволяет малым молекулам и ограниченному количеству белка диффундировать. В почечном клубочке есть клетки без диафрагм, называемые отростками подоцитов или ножками, которые имеют щелевые поры с функцией, аналогичной функции диафрагмы капилляров. Оба из этих типов кровеносных сосудов имеют непрерывную базальную пластинку и в основном расположены в эндокринных железах , кишечнике , поджелудочной железе , а также клубочки из почки .
Синусоидальный
Синусоидальные капилляры или прерывистые капилляры представляют собой особый тип капилляров с открытыми порами, также известный как синусоида , которые имеют более широкий диаметр 30–40 мкм и более широкие отверстия в эндотелии. Фенестрированные капилляры имеют диафрагмы, которые закрывают поры, тогда как синусоиды не имеют диафрагмы и имеют только открытые поры. Эти типы кровеносных сосудов позволяют проходить красным и лейкоцитам (диаметром 7,5–25 мкм) и различным белкам сыворотки , чему способствует прерывистая базальная пластинка. В этих капиллярах отсутствуют пиноцитотические везикулы , и поэтому в их соединениях используются промежутки, позволяющие переноситься между эндотелиальными клетками и, следовательно, через мембрану. Синусоиды - это нерегулярные пространства, заполненные кровью и в основном обнаруживаемые в печени , костном мозге , селезенке и околожелудочковых органах головного мозга .
Функция
Стенка капилляра выполняет важную функцию, позволяя питательным веществам и отходам проходить через нее. Молекулы размером более 3 нм, такие как альбумин и другие крупные белки, проходят через межклеточный транспорт, переносимый внутри везикул , процесс, который требует от них прохождения через клетки, образующие стенку. Молекулы размером менее 3 нм, такие как вода и газы, пересекают стенку капилляра через пространство между клетками в процессе, известном как межклеточный транспорт . Эти транспортные механизмы позволяют осуществлять двунаправленный обмен веществ в зависимости от осмотических градиентов. Капилляры, которые образуют часть гематоэнцефалического барьера, обеспечивают только трансцеллюлярный транспорт, поскольку плотные соединения между эндотелиальными клетками закрывают параклеточное пространство.
Капиллярные русла могут контролировать кровоток посредством саморегуляции . Это позволяет органу поддерживать постоянный кровоток, несмотря на изменение центрального кровяного давления. Это достигается за счет миогенного ответа , а в почках - за счет тубулогломерулярной обратной связи . Когда артериальное давление повышается, артериолы растягиваются и впоследствии сужаются (явление, известное как эффект Бейлисса ), чтобы противодействовать повышенной тенденции высокого давления к увеличению кровотока.
В легких были адаптированы специальные механизмы для удовлетворения потребностей повышенного кровотока во время упражнений. Когда частота сердечных сокращений увеличивается и через легкие должно проходить больше крови, капилляры задействуются и также расширяются, чтобы освободить место для увеличения кровотока. Это позволяет увеличивать кровоток при уменьшении сопротивления.
Проницаемость капилляров может быть увеличена за счет высвобождения определенных цитокинов , анафилатоксинов или других медиаторов (таких как лейкотриены, простагландины, гистамин, брадикинин и т. Д.), На которые сильно влияет иммунная система .
Уравнение скворца
Механизмы переноса можно дополнительно количественно оценить с помощью уравнения Старлинга . Уравнение Старлинга определяет силы, действующие на полупроницаемую мембрану, и позволяет рассчитать чистый поток:
куда:
- чистая движущая сила,
- - константа пропорциональности, а
- это чистое движение жидкости между отсеками.
По соглашению внешняя сила определяется как положительная, а внутренняя - как отрицательная. Решение уравнения известно как чистая фильтрация или чистое движение жидкости ( J v ). Если положительный результат, жидкость будет покидать капилляр (фильтрация). Если результат отрицательный, жидкость будет стремиться попасть в капилляр (абсорбция). Это уравнение имеет ряд важных физиологических последствий, особенно когда патологические процессы сильно изменяют одну или несколько переменных.
Согласно уравнению Старлинга, движение жидкости зависит от шести переменных:
- Капиллярное гидростатическое давление ( P c )
- Межклеточное гидростатическое давление ( P i )
- Капиллярное онкотическое давление (π c )
- Межклеточное онкотическое давление (π i )
- Коэффициент фильтрации ( K f )
- Коэффициент отражения (σ)
Клиническое значение
Нарушения капиллярного образования в виде порока развития или приобретенного расстройства характерны для многих общих и серьезных заболеваний. В пределах широкого диапазона клеточных факторов и цитокинов проблемы с нормальной генетической экспрессией и биоактивностью фактора роста сосудов и проницаемости фактора роста эндотелия сосудов (VEGF), по-видимому, играют важную роль во многих нарушениях. Клеточные факторы включают уменьшение количества и функции эндотелиальных клеток-предшественников, происходящих из костного мозга . и снижение способности этих клеток образовывать кровеносные сосуды.
- Образование дополнительных капилляров и более крупных кровеносных сосудов ( ангиогенез ) является основным механизмом, с помощью которого рак может способствовать усилению собственного роста. Нарушения капилляров сетчатки вносят свой вклад в патогенез возрастной дегенерации желтого пятна .
- Пониженная плотность капилляров (разрежение капилляров) возникает в связи с факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний и у пациентов с ишемической болезнью сердца .
Терапия
Основные заболевания, при которых изменение капиллярного образования может быть полезным, включают состояния, при которых наблюдается чрезмерное или аномальное образование капилляров, например, рак и нарушения зрения; и медицинские состояния, при которых наблюдается пониженное образование капилляров либо по семейным, либо по генетическим причинам, либо как приобретенная проблема.
- Было показано, что у пациентов с заболеванием сетчатки, неоваскулярной возрастной дегенерацией желтого пятна местная терапия анти-VEGF для ограничения биоактивности фактора роста эндотелия сосудов защищает зрение, ограничивая прогрессирование. В отношении широкого круга видов рака изучались или разрабатываются подходы к лечению, направленные на уменьшение роста опухоли за счет уменьшения ангиогенеза .
Забор крови
Отбор проб капиллярной крови можно использовать для определения уровня глюкозы в крови (например, при мониторинге уровня глюкозы в крови ), гемоглобина , pH и лактата . Обычно это выполняется путем создания небольшого разреза с помощью ланцета для крови с последующим отбором проб путем капиллярного воздействия на разрез с помощью тест-полоски или небольшой пипетки .
История
Вопреки распространенному заблуждению, Уильям Харви явно не предсказывал существование капилляров, но он ясно видел необходимость какой-то связи между артериальной и венозной системами. В 1653 году он писал: «... кровь входит в каждый член через артерии и возвращается по венам, и что вены - это сосуды и пути, по которым кровь возвращается к самому сердцу; и что кровь в членах и конечностях действительно проходит из артерий в вены (либо опосредованно через анастомоз, либо сразу через поры в плоти, либо в обоих направлениях), как раньше, в сердце и грудной клетке, из вен в артерии ... "
Марчелло Мальпиги был первым, кто непосредственно и правильно описал капилляры, обнаружив их в легком лягушки 8 лет спустя, в 1661 году.
Смотрите также
использованная литература
внешние ссылки
- Изображение гистологии: 00903loa - Система обучения гистологии в Бостонском университете
- Общество микроциркуляции, Inc.
- Руководство по гистологии - Капилляры