Wymiana kapilarna

Główną rolą układu sercowo-naczyniowego jest rozprowadzanie gazów, składników odżywczych, odpadów i innych substancji do komórek organizmu. Małe cząsteczki, takie jak gazy, lipidy i substancje rozpuszczalne w tłuszczach, bezpośrednio dyfundują przez błony komórkowe śródbłonka ścian naczyń włosowatych. Glukoza, aminokwasy i jony, w tym sód, potas, wapń i chlorek, wykorzystują transportery do ułatwionej dyfuzji przez kanały specyficzne dla błony. Glukoza, jony i większe cząsteczki mogą również przechodzić przez szczeliny międzykomórkowe. Większe cząsteczki mogą przechodzić przez fenestrowane pory kapilarne, a duże białka osocza mogą przechodzić przez duże szczeliny w sinusoidach. Niektóre duże białka w osoczu krwi mogą wchodzić i wychodzić z komórek śródbłonka w pęcherzykach poprzez endocytozę i egzocytozę. Woda porusza się w procesie osmozy.

Przepływ masowy, bardziej wydajny niż zwykła dyfuzja, kieruje płyny do i z pokładów kapilarnych. Ruch ten obejmuje dwa mechanizmy wywołane ciśnieniem: filtrację, w której płyn przemieszcza się z obszaru o wyższym ciśnieniu w łożu kapilarnym do obszaru o niższym ciśnieniu w tkankach, oraz wchłanianie zwrotne, w którym płyn przemieszcza się z obszaru wysokiego ciśnienia w tkankach do obszaru niskiego ciśnienia w naczyniach włosowatych. Oba te mechanizmy obejmują wzajemne oddziaływanie ciśnień hydrostatycznych i osmotycznych.

Ciśnienie hydrostatyczne, zdefiniowane jako ciśnienie dowolnego płynu w zamkniętej przestrzeni, jest podstawową siłą napędzającą transport płynu między naczyniami włosowatymi a tkankami. Kiedy płyn opuszcza naczynia włosowate i dostaje się do tkanek, ciśnienie hydrostatyczne w płynie śródmiąższowym wzrasta. To przeciwstawne ciśnienie hydrostatyczne jest znane jako ciśnienie hydrostatyczne płynu śródmiąższowego (IFHP). Ogólnie rzecz biorąc, kapilarne ciśnienie hydrostatyczne (CHP) ze szlaków tętniczych jest znacznie wyższe niż IFHP, ponieważ naczynia limfatyczne stale wchłaniają nadmiar płynu z tkanek. W związku z tym płyn zwykle przemieszcza się z naczynia włosowatego do płynu śródmiąższowego, proces ten nazywa się filtracją.

Ciśnienie osmotyczne napędza reabsorpcję - ruch płynu z płynu śródmiąższowego z powrotem do naczyń włosowatych. Podczas gdy ciśnienie hydrostatyczne wypycha płyn z kapilary, ciśnienie osmotyczne wciąga go z powrotem. Na ciśnienie osmotyczne wpływają gradienty stężeń osmotycznych, czyli różnica stężeń kompozycji substancji rozpuszczonej do wody między krwią a płynem tkankowym. Obszar o wyższym stężeniu substancji rozpuszczonej (i niższym stężeniu wody) pobiera wodę z obszaru o wyższym stężeniu wody (i niższym stężeniu substancji rozpuszczonej) przez półprzepuszczalną membranę.

Ciśnienie wytwarzane przez stężenie białek koloidalnych we krwi nazywane jest koloidalnym ciśnieniem osmotycznym krwi (BCOP). Wpływa na wymianę kapilarową i powoduje reabsorpcję wody. Te białka osocza są zawieszone we krwi i nie mogą przemieszczać się przez półprzepuszczalną błonę komórkową naczyń włosowatych. Oznacza to, że pozostają w osoczu, nadając krwi wyższe stężenie koloidalne i niższe stężenie wody niż płyn tkankowy. Woda jest wciągana z powrotem do kapilary, niosąc ze sobą rozpuszczone cząsteczki. Ta różnica w koloidalnym ciśnieniu osmotycznym powoduje reabsorpcję.

Proces przenoszenia płynu przez ścianę kapilary jest kontrolowany przez ciśnienie filtracji netto (NFP), które jest podyktowane równowagą między ciśnieniem hydrostatycznym i osmotycznym. Gdy płyn jest ponownie wchłaniany, NPR jest ujemny. NFP nie jest stały wzdłuż łożyska kapilarnego; Różni się w różnych punktach. W pobliżu tętniczej strony naczynia włosowatego NFP wynosi około 10 mm Hg, oblicza się przez odjęcie koloidalnego ciśnienia osmotycznego krwi (BCOP) wynoszącego 25 mm Hg od kapilarnego ciśnienia hydrostatycznego (CHP) wynoszącego 35 mm Hg. Ciśnienie płynu śródmiąższowego jest praktycznie zerowe. W związku z tym ten NFP wynoszący 10 mm Hg sprzyja ruchowi netto płynu z naczynia włosowatego na końcu tętnicy. Mniej więcej w środkowym punkcie kapilary CHP jest równy BCOP wynoszącemu 25 mm Hg, co powoduje, że NFP spada do zera. Oznacza to, że objętość pozostaje stała - płyn wydostaje się i wchodzi do kapilary w tym samym tempie. W pobliżu żylnej strony naczynia włosowatego CHP spada do około 18 mm Hg z powodu utraty płynu, podczas gdy BCOP pozostaje na poziomie 25 mm Hg. Powoduje to, że woda jest wciągana do naczynia włosowatego, co wskazuje na reabsorpcję. Innymi słowy, na końcu naczynia włosowatego żylnego NFP wynosi −7 mm Hg.