Микроциркуляция, транскапиллярный обмен Лекция 15 Леч. -фак

Микроциркуляция • упорядоченное движение крови и лимфы по микрососудам, • транскапиллярный перенос плазмы и форменных элементов крови, • перемещение жидкости во внесосудистом пространстве. 2

Распределение крови в организме и органах 3

4

Общая структура кровеносного русла 5

Капиллярная сеть 6

Микроциркуляция • Структура микроциркуляторного русла: • артериола, • прекапилляр со сфинктером (сфинктеры – одиночные гладкомышечные клетки), • капилляры, • посткапилляры, • венулы • шунтирующие сосуды. 7

Микроциркуляция Видео (патология) 8

Площадь обменной поверхности капилляров • Число капилляров- 40 млрд. • Общая эффективная обменная поверхность (включая венулы) 1000 м 2, это площадка 30 х30 м. • Суммарная длина 100 000 км. – 3 раза опоясать Земной шар. 9

Течение крови в капиллярах: Увеличение общей поверхности обмена с тканью • Самая низкая скорость линейная скорость кровотока. • Снижено гидростатического давления. • Непрерывный ток крови. 10

• Стенка капилляров представляет собой полупроницаемую мембрану, тесно связанную функционально и морфологически с окружающей соединительной тканью и паренхиматозными клетками. • Она состоит из двух оболочек: внутренней — эндотелиальной, наружной — базальной. 11

Ultrastructure of a Capillary Basement membrane Endothelial cell 1 Nucleus 5 -10 m Intracellular channels Intercellular cleft Lumen Endothelial cell 2

• Три вида капилляров: – Соматический –мелкие поры 4 -5 нм. - кожа, скелетные и гладкие мышцы – Висцеральный – фенестры 40 -60 нм – почки, кишечник, эндокринные железы – Синусоидный – прерывистая стенка с большими просветами – селезенка, печень, костный мозг. 13

Типы капилляров. Проницаемость капилляров для жидкости, белков и клеток крови.

Функция капилляров Снабжение клеток питательными и пластическими веществами и удалении продуктов метаболизма, т. е. в обеспечении транскапиллярного обмена. Для этого необходим ряд условий, важнейшими из которых являются: скорость кровотока в капилляре, величина гидростатического и онкотического давлений, проницаемость стенки капилляра, число перфузируемых капилляров на единицу массы ткани. 15

• В органах с высоким уровнем метаболизма число капилляров больше, чем в органах с менее интенсивным обменом. 16

Плотность капилляров в тканях (капилляр/мм 3) • Миокард, Головной. мозг, печень- 25003000 • Скелетные мышцы-300 -400 • Тонические мышцы-100 • Важно соотношение перфузируемых и не перфузируемых капилляров 17

Микроциркуляторная единица • Это единица (микрорайон) обладает свойствами органа. • Её можно рассматривать как элементарную цитоэкологическую систему, формирующуюся вокруг источника питания в процессе органогенеза, при переходе от клеточного уровня организации к органно-тканевому. 18

Строение микрорайона 19

Микроциркуляторное русло в ворсинках кишечника

Капиллярный кровоток и его особенности

Различия между объемной и линейной скоростью кровотока r=4 r=1 Flow r=2 velocity 100 ml/sec radius (cm) area (cm 2) ( r 2) flow (cm 3/sec) fluid velocity (cm/sec) 100 ml/s 1 3. 14 100 32 2 12. 56 100 8 4 50. 24 100 2 22

Кровяное давление и кровоток в капиллярах • в артериальной части капилляра кровяное давление составляет в среднем 30 мм рт. ст. , а в венулярном — 10. • средняя линейная скорость капиллярного кровотока у млекопитающих достигает 0, 5— 1 мм/с. • время контакта каждого эритроцита со стенкой капилляра длиной 100 мкм не превышает 0, 15 с. 23

Структура и ориентация клеток крови в микроциркуляторном русле 24

Принципы метода лазерной допплеровской флоуметрии крови При взаимодействии с тканью в отраженном сигнале имеется составляющая, обусловленная отражением от движущихся эритроцитов, пропорциональная скорости движения (эффект Допплера). Амплитуда сигналов в приборе формируется от всех эритроцитов, находящихся в области зондирования, движущихся с разными скоростями и по разному количественно распределенных в артериолах, капиллярах, венулах.

Вязкость крови • Кровь является не ньютоновской жидкостью. • При низкой скорости кровотока вязкость может увеличиваться в 1000 и более раз. • Наблюдается обратимая и необратимая агрегация. Обратимая агрегация- образование «монетных столбиков» . • В сосудах 500 мкм – наблюдается «феномен сигма» – снижение вязкости за счет ориентации эритроцитов в сосуде. 26

Гематокрит и вязкость крови в я з к о с т ь 5 2 плазма 1 вода 10 20 30 40 50 60 Гематокрит

Обменные процессы в капилляре, транскапиллярный обмен

Регуляция капиллярного кровотока • осуществляется нервными и гуморальными механизмами. • Различают три уровня регуляции капиллярного кровотока: • общесистемную регуляцию, • местную (в пределах органа) • саморегуляцию (в пределах капиллярной единицы). 29

Регуляция количества работающих капилляров. Механизм «мерцания» • В норме открыто (20 -25%) кровь протекает лишь по “дежурным” капиллярам. • Метаболическая ауторегуляция. приспосабливает местный кровоток к функциональным потребностям ткани. • Оксид углерода, угольная кислота, АДФ, АМФ, фосфорная и молочная кислоты как элементы метаболической регуляции. 30

• Регуляция функционирования капилляров осуществляется благодаря свободной диффузии медиаторов по направлению к стенкам капилляров. • В частности: гистамин и кинины (вазодилататы) • серотонин, ангиотензин II (констрикторы). 31

• Образующиеся в процессе метаболизма продукты способны расширять прекапиллярные артериолы и увеличивать количество открытых функционирующих капилляров. • Возникающий избыток аденозина тормозит транспорт Са 2+ в клетки гладкой мышцы артериол. • В результате их стенки расслабляются, увеличивается тканевый кровоток, что влечет за собой увеличение кислородного снабжения мышцы и увеличение синтеза АТФ. 32

• По ходу капилляров и окружающей их соединительной ткани находятся чувствительные нервные окончания. • Значительное место среди них занимают хеморецепторы, сигнализирующие о состоянии метаболических процессов 33

• Понижение тонуса гладких мышц сосудов микроциркуляторного русла и возникающее в результате расширение сосудов происходят и под влиянием ионов H+. 34

Три процесса переноса: • дифузия, • фильтрация и реабсорбция, • микропиноцитоз 35

Диффузионные процессы в капиллярах • Скорость диффузии через общую поверхность – 60 л/мин. • Водорастворимые вещества ч/з водные поры. • Если скорость диффузии воды за 1, то глюкозы-0, 6, альбумина -0, 0001, жирорастворимые вещества, кислород, СО 2 , спирт, диффундируют по всей поверхности капилляров. 36

Diffusion Through the Capillary Membrane

Фильтрация и реабсорбция (теория Старлинга) • Теория Старлинга- динамическое равновесие между объемами жидкости, фильтрующейся в артериальном конце капилляра и реабсорбирующимся в венозном конце, либо удаляемой лимфатической системой 38

Уравнение Старлинга Старлинговское равновесие – процессы фильтрации и реабсорбции уравновешены. 39

Фильтрация За сутки через капилляры проходит 8000 литров, фильтруется 20, реабсорбируется 18, следовательно, 2 литра возвращается в кровь через лимфатические сосуды. Белок, проникший в тканевую жидкость, с лимфой возвращается в кровь. 40

Соотношение между гидростатическим и онкотическим давлениями в капилляре CAPILLARY INTERSTITIAL FLUID Capillary Pressure Interstitial Fluid Pressure Plasma Colloid Osmotic Pressure Interstitial Fluid Colloid Osmotic Pressure

Осмотические силы Semi-Permeable Membrane

Осмотические силы Water moves from a region of high concentration to one that has a lower concentration of water

Обозначения: Pгк - гидростатическое давление в капилляре; Pгт - гидростатическое давление тканевой жидкости; Pок и Pот - онкотическое давление в капилляре и тканевой жидкости; Pэфф - эффективное трансмуральное фильтрационное давление; Pо - суммарное онкотическое давление. Сб - концентрация белков в интерстициальной жидкости около артериального и около венозного концов капилляра. Для упрощения схемы принято, что Pок и Pот одинаковы на всем протяжении капилляров. Числа в процентах отражают относительный объём тканевой жидкости, который в норме реабсорбируется в капилляры (90%), а также удаляется по лимфатическим сосудам (10%). 44

Гидростатическое и онкотическое давления • Р-гк-гидрост. в капилляре(32, 5 вначале 15 мм. рт. ст. в конце капилляра) • Р-гт –тканевое (3 мм. рт. ст) • Р-ок-давление онкотичекое в капилляре (среднее 25 мм. рт. ст. • Р-от-тканевое (4 -5 мм. рт. ст) 45

Артериальная часть Р ф = 32 25 3 + 5 = 9 мм рт. ст Венозная часть P реабс. = 15 25 3 + 5 = 8 мм рт. ст 46

Причины расстройств микроциркуляции • Многочисленные причины, вызывающие разнообразные нарушения микроциркуляции, объединяют в три группы: • Расстройства центрального и регионарного кровообращения (сердечная недостаточность) • Изменения вязкости и объёма крови и лимфы. • Повреждение стенок сосудов микроциркуляторного русла (атеросклероз) • Расстройства микроциркуляции приводят к развитию синдрома капилляротрофической недостаточности. 47

Фильтрационно-реабсорбционные нарушения (голодные отеки, при снижении альбумина в крови при патологии печени) 15 Filtration 0 Reabsorption -15

Фильтационно-реабсорбционная дегидратация 15 Filtration 0 Reabsorption -15

Синдром капилляро-трофической недостаточности % строма капилляры возраст Капилляры 6, 5 4, 3 3, 1 % на на 1 мм 2 Мышцы 57 53 48 в миокарде Строма 36 42 48

Клетки крови в микроциркуляторном русле

Структура лимфатической системы 52

• Количество лимфы в организме человека составляет примерно 1500 мл, • её содержание в разных органах различно и соответствует их функции. • на 1 кг массы: • печени приходится 21— 36 мл лимфы, • сердца — 5— 18, • мышц конечностей — 2— 3 мл. • Наиболее высокое содержание лимфы в печени объясняется ее участием в транспорте питательных веществ из кишки. 53

• Так, лимфа кишечных лимфатических сосудов и грудного лимфатического протока после приема жирной пищи становится молочно—белого цвета. • Это происходит потому, что в лимфе содержится взвесь капелек всосавшегося в кишке жира. 54

• У высших позвоночных и человека образовавшаяся в капиллярах лимфа постоянно оттекает в грудной проток, правый лимфатический, яремный, подключичный протоки. 55

The Lymphatic System 56

• В оттоке лимфы ведущее значение принадлежит силе напорного и проталкивающего действия жидкости, проникающей из межтканевого пространства в лимфатические капилляры. (Гидростатическое давление) 57

58

Лимфатический капилляр 59

Движение лимфы по лимфатическим сосудам Лимфангион в фазах: сокращения (А), заполнения (Б), покоя (В); а — мышечная манжета лимфангиона; о — клапан; 1 — мембранный потенциал и потенциал действия миоцитов лимфангиона, 2 — давление в полости, 3 — напряжение мышечной стенки. Стрелкой показано направление движения лимфы 60