Какой обмен происходит в капиллярах
Гидростатическое давление на артериальном конце «усредненного» капилляра равно примерно 30 мм рт. ст., на венозном— 10—15 мм рт. ст. Этот показатель варьирует в различных органах и тканях и зависит от соотношения пре- и посткапиллярного сопротивления, которое и определяет его величину. Так, в капиллярах почек он может достигать 70 мм рт. ст., а в легких — только 6—8 мм рт. ст.
Транскапиллярный обмен веществ обеспечивается путем диффузии, фильтрации-абсорбции и микропиноцитоза. Скорость диффузии высока: 60 л/мин. Легко осуществляется диффузия жирорастворимых веществ (СО2, О2), водорастворимые вещества попадают в интерстиций через поры, крупные вещества — путем пиноцитоза.
Второй механизм, обеспечивающий обмен жидкости и растворенных в ней веществ между плазмой и межклеточной жидкостью,— фильтрация-абсорбция. Давление крови на артериальном конце капилляра способствует переходу воды из плазмы в тканевую жидкость. Белки плазмы, создавая онкотическое давление, равное примерно 25 мм рт. ст., задерживают выход воды. Гидростатическое давление тканевой жидкости около 3 мм рт. ст., онкотическое — 4 мм рт. ст. На артериальном конце капилляра обеспечивается фильтрация, на венозном — абсорбция. Между объемом жидкости, фильтрующейся на артериальном конце капилляра и абсорбирующейся в венозном конце, существует динамическое равновесие.
Линейная скорость кровотока в сосудах микроциркуляторного русла мала — от 0,1 до 0,5 мм/с. Низкая скорость кровотока обеспечивает относительно длительный контакт крови с обменной поверхностью капилляров и создает оптимальные условия для обменных процессов.
Отсутствие мышечных клеток в стенке капилляров указывает на невозможность активного сокращения капилляров. Пассивное сужение и расширение капилляров, величина кровотока и количество функционирующих капилляров зависят от тонуса гладкомышечных структур терминальных артериол, метартериол и прекапиллярных сфинктеров.
Процессы транскапиллярного обмена жидкости в соответствии с уравнением Старлинга (рис. 9.25) определяется силами, действующими в области капилляров: капиллярным гидростатическим давлением (Рс) и гидростатическим давлением интерстициальной жидкости (Pi), разность которых (Рс — Pi) способствует фильтрации, т. е. переходу жидкости из внутри-сосудистого пространства в интерстициальное; коллоидно-осмотическим давлением крови (Пс) и интерстициальной жидкости (Пi), разность которых (Пс — Пi) способствует абсорбции, т. е. движению жидкости из тканей во внутрисосудистое пространство, а — осмотический коэффициент отражения капиллярной мембраны, который характеризует реальную проницаемость мембраны не только для воды, но и для растворенных в ней веществ, а также белков. Если фильтрация и абсорбция сбалансированы, то наступает «старлинговое равновесие».
Своеобразие строения терминального сосудистого русла различных органов и тканей отражает и зависит от их функциональных особенностей, прежде всего от уровня обмена кислорода, интенсивности процессов метаболизма. Так, в различных тканях и органах капилляры образуют сеть определенной плотности в зависимости от их метаболической активности. На основании этих данных введено понятие «критическая толщина тканевого слоя» — наибольшая толщина ткани между двумя капиллярами, которая обеспечивает оптимальный транспорт кислорода и эвакуацию продуктов метаболизма. Чем интенсивнее обменные процессы в органе, тем меньше критическая толщина ткани, т. е. между этими показателями существует обратно пропорциональная зависимость. В большинстве паренхиматозных органов величина этого показателя составляет всего 10—30 мкм, а в органах с замедленными процессами обмена она возрастает до 1000 мкм.
Для оценки функциональной активности шунтирующих сосудов (артериовенозных анастомозов) используют возможность перехода частиц, превышающих по размерам диаметр капилляров, из артериального отдела сосудистого русла в венозный.
Рассчитано, что кровоток через анастомозы во много раз превышает кровоток по капиллярам. Так, через анастомоз диаметром 40 мкм может пробрасываться в 250 раз больше крови, чем через капилляр такой же длины, но диаметром 10 мкм. Диаметр артериовенозных анастомозов в разных органах колеблется в широких пределах (например, в сердце — 70—170 мкм, в почках — 30—440 мкм, в печени — 100—370 мкм, в тонком кишечнике — 20—180 мкм, в легких — 28—500 мкм, в скелетных мышцах — 20—40 мкм).
— Вернуться в оглавление раздела «Физиология человека.»
Наше второе сердце – все о капиллярах
Нас очень часто волнует состояние сосудов – все мы знаем, что проблемы с ними могут привести к самым неприятным болезням, включая инсульт, варикоз, инфаркт. И практически никого не интересует – а в каком состоянии у него находятся капилляры? К капиллярам мы относимся несерьезно. И совершенно напрасно. Оказывается, именно они отвечают за наше здоровье и правильную работу системы кровообращения.
Что такое капилляры?
Капилляры – мельчайшие кровеносные сосуды, пронизывающие весь наш организм. Август Крог вычислил, что длина всех капилляров составляет почти 100 000 км. В одних только почках капилляров находится 60 км.
Их невозможно увидеть невооруженным глазом и поэтому они способны доставить кровь, а значит и питательные вещества и кислород везде. Они охватывают наше тело, словно паутина. Если прекращается капиллярное кровообращение в какой-то части тела, там прекращается приток кислорода и питательных веществ. Ткани начинают голодать и затем отмирают. Отсюда следует, что капилляры играют в организме важнейшую роль. По большому счету они даже важнее, чем крупные сосуды, ибо только они могут доставить кровь в самые отдаленные уголки тела. В чем же еще заключается роль капилляров? Об этом поговорим на нашем сайте a2news.ru.
Диаметр капилляров от 5 до 30 мк. Более того, эти сосуды обладают удивительной способностью – они могут менять свой диаметр почти в 2-3 раза, расширяясь или сужаясь. Если капилляры сужаются до минимума, то они не пропустят даже кровяные тельца – только плазму крови. Когда капилляры расширяются до предела, то в их просвет прекрасно попадают красные и белые кровяные тельца.
Еще клетки капиллярных сосудов способны к фагоцитозу, чего не могут клетки иных сосудов. Они могут пожирать постаревшие эритроциты, холестериновые отложения, микроорганизмы. Сквозь стенки капилляров могут проникать питательные вещества, плазма крови – именно благодаря этому качеству и происходит питание тканей организма.
Сужение и расширение капилляров крайне важно для нас. Интересно, что они сокращаются в унисон с остальными сосудами. Согласно исследованиям, сужение капилляров сопровождает повышение давления, а их расширение – понижение. Любые процессы, протекающие в организме, сопровождаются сужением или расширением капилляров.
Если в организме все хорошо, то капилляры пропускают молекулы небольших размеров, то есть только то, что они и должны доставлять – газы, соли, воду. Как только появляется воспаление или повреждаются капиллярные клетки, капилляры начинают пропускать гораздо большие молекулы. Проницаемость увеличивается, что мы видим сразу же, обнаруживая отеки. Либо спустя некоторое время сталкиваясь с последствиями зашлакованности тканей, накопления в них продуктов распада, холестериновых отходов, пигментов, жиров.
Великий физиолог и врач А. Залманов называл капилляры вторым сердцем. Он отводил главную роль в кровообращении именно капиллярам, которые, постоянно сокращаясь и расширяясь, доставляют кровь к каждой клетке тела. Это предположение подтвердили в 1936 году Вейсс и Ванг, увидев работу сосудиков методом капилляроскопии. Французские исследователи Расин и Барух исследовали состояние капилляров при помощи капилляроскопии у многих больных. Они обнаружили, что синдром хронической усталости и слабость сопровождаются тоже нарушением капиллярной циркуляции крови в тканях.
Интересно, что утром капилляры имеют меньший диаметр, а вечером расширяются. Именно с этим и связано ускорение обмена веществ к вечеру и повышение температуры. Зимой и осенью капилляры сужаются сильнее, чем летом. Некоторые исследователи считают, что именно в этом и кроется причина того, что многие болезни обостряются именно в этот период. Во время рентгенотерапии число кожных капилляров сокращается. И это тоже лежит в основе того, что после этой процедуры люди чувствуют себя нехорошо.
На основании изучения роли капилляров Залманов сделал вывод, что в развитии многих болезней повинно нарушение работы капилляров. Разбалансированное их сокращение и отмирание или закупорка приводят к болезням и смерти. При этом человек стареет и умирает от всем известных болезней старости. А причиной старения оказывается старение и нарушение работы капилляров. Последователи Залманова утверждают, что без изучения капилляров и их роли медицина так и не разберется в истинных причинах, приводящих к болезням. В подтверждение этого мнения надо сказать, что до сих пор о многих болезнях говорится: причина их возникновения (этиология) доподлинно неизвестна.
Если коротко резюмировать, то капилляры призваны обеспечивать полноценный обмен веществ, газообмен в тканях, участвуют в синтезе белков, переработке стареющих клеток, являются барьером на пути инфекций.
К чему приводит нарушение работы капилляров
Уже доказано, что варикозное расширение вен начинается с нарушения кровообращения в венозных капиллярах. И только потом процесс возникает в других, более крупных венах.
Самые загадочные и трудно поддающиеся лечению болезнь Рейно и синдром Меньера, проявляющийся стойкими головокружениями, характеризуются застоем и спазмом капилляров. Вообще исследователи обнаружили нарушения работы капилляров при самом огромном количестве болезней, начиная от гриппа и дифтерии и заканчивая почечной эклампсией и вегетососудистой дистонией.
Что же происходит с капиллярами? При определенных условиях мембраны клеток, из которых состоят капилляры, утолщаются, и тогда капилляры становятся непроницаемыми. В других случаях клетки сморщиваются и расстояние между ними увеличивается – капилляры, наоборот, становятся слишком проницаемыми. Это часто происходит при воспалительных заболеваниях и травмах. Календарь всегда будет нужным подарком, а если его украсить каллажом из фото с вами и вашими близкими, то это будет вдвойне приятно. Индивидуальный дизайн для вашего календаря сделают на сайте http://copy.spb.ru/poligr_prod/kalendari/ и вы станете обладателем уникального сувенира. Кроме того, в Копицентре есть возможность воспользоваться доставкой по СПб, поэтому вам не обязательно ехать за готовым заказом. Вот тогда и появляются отеки. Клетки также могут набухать либо разрушаться.
Изменения клеток и мембран капилляров, по последним сведениям, лежат в основе таких болезней, как:
слоновость;
флебит;
артериит;
перикардит;
эндокардит;
инфаркт;
легочные болезни;
нефрит;
пиелонефрит;
нефроз;
болезни ЖКТ;
глаукома;
катаракта;
экзема
Ряд исследователей утверждает, что в основе всех болезней в той или иной степени лежит нарушение работы капилляров. Чтобы успешно вылечить болезнь, надо в первую очередь восстановить проницаемость капилляров и их здоровое состояние.
Дыхание всех клеток нашего тела, их питание и жизнь зависят от состояния капиллярной системы. Но современная медицина почти забыла об этой важной роли капиллярной системы, увлекшись медикаментозным воздействием, которое больше напоминает залатывание дыр и последствий нарушений, а не комплексное лечение их причин. Теперь приходит время вспомнить старые учебники физиологии и переоценить роль и значение капиллярной системы.
Когда орган тела находится в состоянии покоя, то множество его капилляров сужены и почти не работают. Как только наступает состояние активности, то капилляры расширяются и начинают усиленно снабжать кровью орган. Иногда кровоснабжение увеличивается в 700 раз!
В капиллярной системе находится 80 % всего объема крови.
В состоянии покоя только четверть всех капилляров работает. При активности начинает работать вся капиллярная система.
Как вернуть здоровье капиллярам
Доктор Залманов искренне считал, что в основе старения лежит старение капиллярной сети, вернее, постепенное ее угасание и выход из строя все больших и больших ее участков. Выключение капилляров и их закрытие постепенно приводят к тому, что нарушается обмен веществ, организм перестает обновляться так, как в юности, и дряхлеет. Болезни, развивающиеся из-за нарушения работы капилляров, довершают дело.
Что же делать, чтобы разомкнуть порочный круг и не допустить развития инфаркта, инсульта и прочих неприятных болезней старости? Вернуть молодость капиллярной сети! Многие исследователи, включая Залманова, разработали метод омоложения капилляров.
1. Специальные упражнения
Для тренировки и раскрытия капилляров разработаны простые, но действенные упражнения. Самое легкое из них – вибрация. Это упражнение заключается в том, что в положении лежа поднимаются вверх руки и ноги и ими совершаются колебательные вибрирующие движения. Ежедневное выполнение этого упражнения утром активизирует работу капиллярной системы и омолаживает организм, ускоряет обменные процессы.
Хорошо укрепляет капилляры и оздоравливает их любая физическая активность.
Особенно приветствуется массаж с использованием иппликатора Кузнецова.
Обливание попеременно горячей и холодной водой оказывает волшебный эффект на капиллярную систему. Если при этом использовать специальную насадку на душ Алексеева, то эффект будет еще большим.
Русская баня с венечным массажем и контрастными обливаниями считается одним из самых лучших способов оздоровления сосудов.
4. Скипидарные ванны
Доктор Залманов предложил еще один способ раскрытия замерших капилляров – скипидарные ванны. Они позволяют расширить капилляры, открывают давно закрывшиеся сосуды, восстанавливают капиллярную сеть и способствуют общему оздоровлению организма.
Сегодня разработаны два вида скипидарных эмульсий – желтая и белая. Желтая эмульсия применяется для оздоровления людей, имеющих повышенное давление, белая – пониженное. Для комплексного воздействия советуют смешивать эмульсии в равных пропорциях.
Опять-таки польза от ванн будет только в том случае, если они делаются курсом, регулярно.
Какой обмен происходит в капиллярах
Теперь, когда известны основные факторы, обеспечивающие движение жидкости через стенку капилляра, выясним, каким образом поддерживается нормальное распределение объемов жидкости между плазмой крови и интерстицием.
В среднем давление крови в артериальном конце капилляра на 15-25 мм рт. ст. выше, чем в венозном конце. Благодаря этой разнице жидкость в артериальном конце из капилляра фильтруется, а в венозном конце реабсорбируется обратно в капилляр. Таким образом, небольшое количество жидкости действительно «течет» через ткани из артериального конца капилляров к венозному концу капилляров. Далее представлена динамика этого процесса.
а) Анализ сил, вызывающих фильтрацию в артериальном конце капилляра. Средняя величина сил, действующих в артериальном конце капилляра и вызывающих движение жидкости через стенку капилляра, следующая.
Таким образом, за счет сил, действующих в артериальном конце капилляра, создается эффективное фильтрационное давление величиной 13 мм рт. ст., которое обеспечивает выход жидкости через капиллярные поры в интерстиций. За время протекания крови через капилляры примерно 1/200 часть плазмы фильтруется из артериального конца капилляров в интерстициальное пространство.
б) Анализ сил, вызывающих реабсорбцию в венозном конце капилляра. Низкое давление крови в венозном конце капилляра меняет соотношение сил в пользу реабсорбции, что видно из следующей таблицы.
Таким образом, сила, вызывающая движение жидкости в капилляр (28 мм рт. ст.), оказывается больше, чем сила, противодействующая реабсорбции (21 мм рт. ст.). Разница в 7 мм рт. ст. представляет собой так называемое эффективное реабсорбционное давление, действующее в венозном конце капилляра. Реабсорбционное давление заметно ниже, чем фильтрационное давление. Однако следует помнить, что закрытых («венозных») капилляров гораздо больше и проницаемость их выше, чем открытых («артериальных») капилляров, поэтому меньшего реабсорбционного давления оказывается достаточно, чтобы обеспечить движение жидкости обратно в капиллярное русло.
В венозном конце капилляров реабсорбируется примерно 9/10 объема жидкости, которая профильтровалась в артериальном конце. Оставшаяся 1/10 часть оттекает по лимфатическим сосудам и также возвращается в циркулирующую кровь.
Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 2.12.2020
Какой обмен происходит в капиллярах
Диффузия через капиллярную стенку. Наиболее важным механизмом обмена веществ между плазмой и тканевой жидкостью является диффузия. На рисунке ниже изображен этот процесс: пока кровь протекает вдоль капилляра, огромное количество молекул воды и растворенных в ней частиц диффундирует в ту и другую сторону через стенку капилляра, обеспечивая постоянное перемешивание тканевой жидкости и плазмы. В основе диффузии лежит тепловое движение молекул воды и растворенных в ней веществ, во время которого молекулы и ионы хаотично движутся то в одном направлении, то в другом, случайно сталкиваясь и соударяясь друг с другом.
Диффузия молекул жидкости и растворенных в ней веществ между капилляром и интерстициальным пространством
1. Жирорастворимые вещества могут диффундировать непосредственно через клеточные мембраны эндотелиальных клеток. Если вещества растворимы в жирах, они могут диффундировать прямо через клеточные мембраны, независимо от наличия или отсутствия специальных пор или каналов. Такими веществами являются кислород и углекислый газ. Поскольку эти вещества могут беспрепятственно проникать через капиллярные стенки всех сосудистых областей, транспорт их осуществляется во много раз быстрее, чем транспорт веществ, не растворимых в жирах (например, ионов натрия, глюкозы), которые могут проходить только через специальные поры.
2. Водорастворимые (нерастворимые в жирах) вещества диффундируют только через межклеточные поры в стенке капилляров. Многие вещества, необходимые тканям, растворимы в воде и не могут проходить через липидные мембраны эндотелиальных клеток. Такими молекулами являются, прежде всего, молекулы воды, а также ионы натрия, ионы хлора, молекулы глюкозы. Несмотря на то, что межклеточные промежутки в эндотелиальной стенке составляют не более 1/1000 общей площади поверхности капилляров, скорость теплового движения молекул в этих узких пространствах настолько велика, что даже такой небольшой площади оказывается достаточно, чтобы через нее происходила массивная диффузия воды и водорастворимых веществ. Чтобы дать представление о скорости диффузии этих веществ, скажем, что скорость диффузии молекул воды через стенку капилляра примерно в 80 раз больше, чем скорость движения самой плазмы вдоль капилляра.
3. Размеры молекул влияют на скорость диффузии. Ширина межклеточных промежутков в стенке капилляров составляет от 6 до 7 нм, что примерно в 20 раз больше молекулы воды, которая является наименьшей из молекул, в норме проходящих через капиллярные поры. И наоборот, размеры молекул белков плазмы несколько больше, чем ширина пор. Другие вещества (ионы натрия, ионы хлора, глюкоза, мочевина) имеют промежуточные размеры. Таким образом, проницаемость капилляров для разных веществ разная и зависит от размера их молекул.
В таблице выше приведены данные об относительной проницаемости капиллярных пор в скелетных мышцах для наиболее часто встречающихся веществ. Так, например, проницаемость для молекул глюкозы равна 0,6 по сравнению с проницаемостью для молекул воды, в то время как проницаемость для молекул альбуминов очень низкая, всего 0,001 по сравнению с проницаемостью капилляров для молекул воды.
Однако следует учитывать, что проницаемость капилляров в разных тканях имеет существенные различия. Например, синусоидальные капилляры печени проницаемы даже для белков плазмы, которые проходят через стенку капилляра так же легко, как вода и другие вещества. Проницаемость капилляров почечных клубочков для воды и электролитов в 500 раз выше, чем проницаемость капилляров скелетных мышц. Однако это не относится к белкам плазмы, для которых клубочковые капилляры так же мало проницаемы, как и капилляры других органов и тканей. Когда мы будем изучать функцию различных органов в других разделах учебника, станет ясно, почему некоторым органам, например печени, необходима высокая проницаемость капилляров для интенсивного обмена питательных веществ между кровью и клетками паренхимы печени, или почкам —для фильтрации большого объема жидкости и формирования мочи.
4. Разность концентраций влияет на скорость диффузии через стенку капилляра. Скорость диффузии вещества через любую мембрану пропорциональна разности концентраций данного вещества по обе стороны мембраны. Значит, чем больше разность концентраций данного вещества по обе стороны мембраны, тем интенсивнее движение вещества через мембрану преимущественно в одном направлении. Так, например, концентрация кислорода в крови, протекающей по капиллярам, обычно выше, чем в тканевой жидкости, поэтому большое количество кислорода движется из крови в ткани. И наоборот, концентрация углекислого газа в тканях выше, чем в крови, поэтому избыток углекислого газа движется в кровь, и таким образом удаляется из тканей.
Скорость диффузии важнейших веществ через стенку капилляра настолько велика, что небольшой разницы в концентрации достаточно для адекватного обмена между плазмой и тканевой жидкостью. Например, концентрация кислорода в тканевой жидкости у наружной поверхности капилляра лишь на несколько процентов отличается от его концентрации в плазме крови. Этой небольшой разницы достаточно, чтобы кислород переходил из крови в межклеточное пространство, удовлетворяя метаболические потребности тканей, которые в условиях активной деятельности организма составляют несколько литров кислорода за минуту.
Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 2.12.2020
