Bez akéhokoľvek trestného činu proti ostatným anatomickým štruktúram môžeme povedať, že celý kardiovaskulárny systém existuje s jediným účelom slúžiť kapiláram. Práve na tejto úrovni dochádza k vyššie uvedeným výmenám živín, hormónov, protilátok, plynov a všetkého, čo je prenášané hemematickým prúdom. Bunky na druhej strane závisia výlučne od schopnosti kapilár dodávať všetky prvky potrebné pre ich metabolizmus, pričom zároveň odstraňujú odpad, ktorý by ich otravoval. Ale aké pravidlo toto pasáže?
Výmeny látok z kapilár na bunky môžu byť v podstate z troch typov.
A) Prvý je reprezentovaný difúziou . Typické pre plyny odrážajú čistý pohyb molekúl od bodu najväčšej koncentrácie k koncentrácii pri nižšej koncentrácii; tento tok pokračuje, kým molekuly nie sú rovnomerne rozdelené v každej časti dostupného priestoru. Väčšina výmen medzi plazmou a intersticiálnou tekutinou nastáva jednoduchou difúziou, ktorá zahŕňa látky ako ióny, molekuly s nízkym obsahom PM, aminokyseliny, glukózu, metabolity, plyny atď. avšak nefiltrujú molekuly s molekulovou hmotnosťou vyššou ako 60kD, ako sú veľké proteíny a krvinky (biela krv, červené krvinky atď.). Najmä látky rozpustné v tuku prechádzajú cez plazmatické membrány a výmena je obmedzená rýchlosťou prúdenia krvi; na druhej strane vo vode rozpustné prechádzajú cez malé póry a ich prietok je regulovaný šírkou týchto pórov a polomerom uvažovanej molekuly.
Mechanizmus difúzie sa stáva menej účinným v prítomnosti edému, pretože vysoké množstvo intersticiálnej tekutiny zvyšuje vzdialenosť medzi tkanivami a kapilárou.
B) Druhý typ výmeny je daný filtračno-reabsorpčným systémom, ktorý - tiež známy ako hmotnostný prietok - reguluje hlavne prietok tekutín. Ak je smer prúdenia orientovaný smerom von z kapilár, hovoríme o filtrácii, zatiaľ čo keď smeruje smerom do vnútra, hovoríme o absorpcii.
Regulácia tohto prietoku závisí od troch faktorov: hydraulického alebo hydrostatického tlaku, onkotického alebo koloidno-osmotického tlaku a priepustnosti kapilárnej steny.
- Pred niekoľkými riadkami sme pripomenuli, že hydrostatický tlak na arteriálnom konci kapiláry je okolo 35 mm Hg, zatiaľ čo na žilovom konci je približne polovica. Tieto hodnoty odrážajú bočný tlak vyvíjaný prietokom krvi, ktorý má tendenciu tlačiť kvapalinu cez steny samotnej kapiláry. Naopak, hydrostatický tlak vyvíjaný intersticiálnou kvapalinou (odhadovaný na 2 mm Hg) uprednostňuje opačnú dráhu, tlačiacu sa proti stenám kapiláry a uprednostňujúcim vstup kvapalín do nej.
- Druhý faktor, onkotický tlak, je prísne závislý od koncentrácie proteínov v dvoch oddeleniach. Tieto majú v skutočnosti veľmi podobné zloženie, okrem plazmatických proteínov, ktoré sú v intersticiálnej tekutine takmer neprítomné. Onkotický tlak predstavuje silu, ktorá reguluje prietok vody jednoduchou difúziou z "proteicky" menej koncentrovaného do koncentrovanejšieho priestoru, cez semipermeabilnú membránu vloženú medzi nimi (ktorá umožňuje, aby cez ňu prechádzala voda, ale nie z proteínov v nej prítomných) a v tomto prípade sú dané kapilárnymi stenami.
Onkotický tlak vyvíjaný proteínmi prítomnými v krvi je rovný 26 mm Hg, zatiaľ čo v intersticiálnej tekutine je takmer zanedbateľný.
- Tretí a posledný faktor predstavuje hydraulická vodivosť, ktorá vyjadruje priepustnosť vody kapilárnej steny. Táto veľkosť sa líši podľa morfologických charakteristík kapilár (napríklad je väčšia u fenestrovaných, typických pre obličky).
Tieto tri prvky sú formulované v zákone Starling:
kapilárne výmeny závisia od konštantnej vodivosti vody vynásobenej rozdielom medzi gradientom hydrostatického tlaku a gradientom koloidosmotického tlaku.
PRÁVO STARLINGU Jv = Kf [(Pc - Pi) - σ (ppc-ppi)]
Na arteriálnom konci kapiláry by sme mali čistý filtračný tlak:
| [(35 - (- 2)] - (25-0) = 12 mm Hg | tento tlak spôsobuje uvoľňovanie kvapalín a metabolitov prítomných v krvi (dochádza k filtrácii) |
Pozdĺž priechodu kapilár sa znižuje rýchlosť a hydraulický tlak v dôsledku trenia. Onkotické tlaky majú tendenciu zostať rovnaké, okrem prípadov, keď sú kapilárne steny celkom permeabilné pre proteíny s nízkou molekulovou hmotnosťou. Táto vlastnosť má dôležité následky, pretože znižuje kapilárny onkotický tlak a zvyšuje intersticiálny tlak. Aby sa táto možnosť brala do úvahy, Laplaceov zákon bol opravený vložením tzv. Koeficientu odrazu (σ), takže: Jv = Kf [(Pc - Pi) - σ (ppc-ppi)].
Koeficient odrazu sa pohybuje od 0 (kapilárna stena úplne permeabilná pre proteíny) do 1 (kapilárna stena nepriepustná pre proteíny).
Na žilovom konci kapiláry by sme mali čistý filtračný tlak:
| [(15 - (- 2)] - (25-0) = -8 mm Hg | tento tlak spôsobuje vstup kvapalín a bunkových metabolitov do krvi (dochádza k reabsorpcii). |
POZNÁMKA: nižší reabsorpčný tlak je kompenzovaný väčšou permeabilitou kapiláry voči venóznej hlave; napriek tomu je filtrovaný objem stále väčší ako objem reabsorbovaný. V skutočnosti je len 90% filtrovaného objemu na konci tepny reabsorbované do žilového konca; zvyšných 10% (asi 2 l / d) sa získa lymfatickým systémom, ktorý zabraňuje tvorbe edému tým, že ho naleje do krvného obehu.
Hodnoty tlaku uvedené v príkladoch sú indikatívne a nie sú zriedkavými výnimkami. Napríklad kapiláry, ktoré tvoria glomeruly renálnych nefrónov, majú tendenciu filtrovať po celej svojej dĺžke, zatiaľ čo niektoré kapiláry prítomné na úrovni črevnej sliznice absorbujú, zbierajú živiny a tekutiny.
C) Tretí mechanizmus sa nazýva transcytóza a je zodpovedný za transport niektorých molekúl s vysokou molekulovou hmotnosťou, ako sú určité proteíny, ktoré po inkorporácii do vezikulov endocytózou prechádzajú epitelom a uvoľňujú sa do intersticiálnej tekutiny exocytózou.
