Egészségügy | Belgyógyászat » Mikrocirkuláció, esszé kérdések

Mikrocirkuláció Esszé-kérdések 1. A mikrocirkulációs és kapilláris rendszer struktúrája     A „mikrocirkulációs rendszer” anatómiai fogalmán a terminális arteriolák, a metarteriolák, a prekapilláris sphincterek, a kapillárisok és a legkisebb méretű posztkapilláris venulák összességét értjük. A 20-100 µm átmérőjű arteriolák 8-20 µm átmérőjű terminális arteriolákba mennek át: ezeknek a seimaizomsejtjei összefüggő téteget képeznek. A terminális arteriolák a metarteriolákban folytatódnak: ezeknek a falában a simaizmok már elszórva helyezkednek el. A terminális arteriolákból illetve metarteriolákból ágaznak ki a kapillárisok, amelyeknek a leágazását néhány simaizomsejt gyűrűszerűen fogja körül: ez a prekapilláris sphincter szabja meg, hogy kerül-e vér az adott kapillárisba. A 4-7 µm átmérőjű, 500-1000 µm hosszúságú kapillárisok halát endothelsejtréteg képezi, amelyet kívülrő

bazális membrán vesz körül. A metarteriolákból kiágazó kapillárisok hálózatot képeznek, majd venulákba szedődnek össze. A közvetlenül a kapillárisokból összeszedett poszkapilláris venulák ugyanúgy egysezrű endothelfalú erek, mint a kapillárisok, azoktól csak nagyobb, 20 µm körüli átmérőjükben különböznek; a további összefolyásukból keletkezett venulák falában azonban már simaizomsejtek is vannak. A különböző méretű venulák képezik a posztkapilláris rezisztenciaereket.  Egyes esetekben a metarteriolák vezetik el a terminális arteriolák vérét a venulákba; a bőr és a bőr alatti kötőszövet egyes területein pedig közvetlen, sok simaizmot tartalmazó arteriovenózus anasztomózisok (shunt-erek) zárják rövidre a keringést.  A kapilláris rendszer mikroszkópos felépítése nem minden szövetben egyforma. A két legjellemzőbb példa a harántcsíkolt izom, ahol párhuzamos elrendezés jellemző, míg az agyban

kompakt három dimenzios elrendezés mutatkozik. A kapillárisfal szerkezetére az egyrétegű endothelum jellemző, a kapilláris lumenét metszetben egyetlen O alakú sejt képezi. A sejt citoszoljában nagy nagyítással számos plazmalemmalis vezikula látható, melyek összeolvadva hosszúkás vezikuláris csatornákat képeznek. A kapillárisfalban az endothelium sejtjei „hézagosan” érintkeznek egymással, két sejt között kis endotheliális pórus mutatkozik, melynek mérete nyílván megszabja a póruson keresztül transzportálódó anyagokat. A pórusméret nem állandó, a szomszédos sejtek aktuális citoszkeletális állapota határozza meg.  2. Transzkapilláris anyagkicserélődés  A kapillárisfal endothelsejtekből álló vékony membrán. Az anyagok általában az endothelsejtek közötti kapcsolatokon keresztül, némelyikük vezikuláris transzport útján a sejteken keresztül (transzcitózis), a lipidoldékony anyagok pedig diffúzióval

jutnak át a kapilláris falon.  A kapilláris falon keresztül történő anyagkicserélődés, a vezikuláris transzporttól eltekintve, diffúzió vagy filtráció formájában megy végbe.  A diffúzió mennyiségileg nagyobb jelentőségű a vér és az interstitiális folyadék közötti tápanyag- és anyagcseretermék-kicserélődés szempontjából. Az O 2 és a glukóz koncentrációja jóval nagyobb a vérben, mint az interstitiális folyadékban, ezért azok a vérből az interstitiumba diffundálnak, a CO 2 diffúziója viszont az ellenkező irányban folyik. A lipidoldékony anyagok közvetlenül az endothelsejten keresztül, jóval könnyebben diffundálnak át a kapillárisfalon, mint a nem lipidoldékonyak. A lipid oldékony oldékony molekulák az endothelium teljes felszínén keresztül átjutnak, rájuk nézve nagy a Fick törvényben szereplő PS-érték. Tekintettel arra, hogy az anesztetikumok is ebbe a kategóriába tartoznak, könnyen átjutnak a

neuronmembránon. Gázok (Xe, O 2 és CO 2 ) szintén lipidoldékony tulajdonságúak, a Xe gáz áramlásfüggő transzportják a szöveti véráramlás mérésére lehet felhasználni. Az O 2 és a CO 2 lipid oldékony természetük miatt áthatolnak az arteriolák és a venulák falán is. Ezért az arteriolákat nem lehet az oxigenizácó szempontjából passzív elemnek tekinteni. Ha az arteriola és a venula egymás mellett halad, alacsony áramlási sebesség esetén a shuntölődés miatt az arteriolás vér hypoxiássá és hypercapniássá válik. Érdemes megjegyezni, hogy kis molekulák koncentrációkülönbsége gyakran már a kapilláris arteriolás vége közelében kiegyenlítődik. Ebben az esetben a teljes diffúziót az átáramlás fokozódásával lehet növelni, a kicserélődés tehát áramlásfüggő. Ezzel szemben, azoknak az anyagoknak a transzportja, amelyeknél a kiegyenlítődés a kapilláris mentén mindvégig nem következett be, diffúziófüggőnek

nevezhető.          A diffúzió végül is komplex jelenség, nem lehet a koncentráció grádiens mentén történő egyszerű hőmozgásra egyszrűsíteni. Komplikáló tényezők az oldott és oldó részecskék közötti interakció, a felületi töltések, a pórus struktúrája, a glycocalyx.       A filrtáció sebessége a kapilláris mentén bármely pontban azon erők egyensúlyától függ, amelyeket működésük első leírója után Starling-erőknek nevezünk. Ezek egyike a hidrosztatikai nyomásgrádiens. Az interstitiális folyadék hidrosztatikus nyomása szervről szervre változó, de számottevő bizonyíték szól amellett, hogy a bőr alatti kötőszövetben alacsonyabb, mint az atmoszfériás nyomás, értéke kb. –2 Hgmm A májban és a vesében viszont pozitív előjelű, sőt az agyban +6 Hgmm (tehát kifelé irányul). A másik erő a kolloidozmotikus nyomásgrádiens a kapillárisfal két oldala

között. Ez a nyomásgrádiens befelé irányul, mivel az interstitium kolloidozmotikus nyomása rendszerint elhanyagolható (8 Hgmm, míg a kapillárisozmotikus nyomás 28 Hgmm), a grádiens gyakorlatilag azonos az onkotikus nyomással. A kapilláris arteriolás végén folyadék áramlik az enterstitiális térbe, mivel ezen a szakaszon a filtrációs nyomás meghaladja a reabszorpciós nyomást; a kapilláris venulás végén viszont folyadék áramlálik az interstitiumból a kapillárisba, mivel itt a reabszorpciós erők felülkerekednek a filtrációs erőkön. Egyensúlyban az arteriolás filtráció közel egyensúlyt tart a venulás reabszorpcióval, a kettő közötti minimális különbséget (a filtráció javára) a nyirokkeringés kompenzálja. Amennyiben az átlag filtrációs ráta (lásd Starling-hipotézis) oly mértékben pozitív, hogy azt a nyirokkeringés kompenzálni már nem tudja, manifeszt ödéma alakul ki. A kapillárisfalon keresztül történő

folyadékmozgás hatalmas tömegű. Úgy tartják, hogy percenként a teljes plazmatérfogattal egyenlő mennyiségű folyadék lép a kapillárisokból a szövetekbe, és ugyanennyi jut vissza a szövetekből a kapillárisokba, illetve kerül be a nyirokkeringésbe. 3. Jellemezze a transzkapilláris folyadékmozgásokat meghatározó Starling-erőket!  Kapilláris hidrosztatikai nyomás. • jele P C • a lumenből az interstitium felé mutat • kellően alacsony (32 Hgmm) • szabályozott • csökken az arteriolás végtől (32 Hgmm) a venulás végig (15 Hgmm) • befolyásolja  artériás nyomás  prekapilláris rezisztencia  a kapilláris szfinkterek állapota  vénás nyomás PC = ( RV / R A ) ⋅ PA + PV 1 + ( RV / R A )  A vénás nyomás emelkedése az artériás nyomásnál jobban érinti P C -t, mert a vénás ellenállás körülbelül az artériás negyede. A két ellenállás olyan értékeket vehet fel, hogy a P C megfelelő maradjon. 

Interstitium „szabad” folyadék hidrosztatikai nyomás • jele P IF • az interstitium felől a kapillárislumen felé mutat • korábban atmoszférikusnak tekintették, azonban Guyton-mérései szubatmoszferikusnak (negatív) találták • a normálérték negatív, függően a szövet fajtájától, melyben a mérés elvégezhető (Guyton-kapszula) • az interstitiumban uralkodó vákuumnak szerepe van a szöveti komponensek rögzítésében is • a vákuum a nagyszámú elektromosan töltött proteoglikán rost minden irányban érvényesülő távolodási tendenciája miatt alakul ki  Kapilláris kolloid ozmotikus nyomás • jele π C • a kapilláris lumenéből az intersticium felé mutat • értéke 25 Hgmm • a plazma teljes ozmotikus nyomásának (6000 Hgmm) kicsiny, de fontos része • kialakulásához 65%-ban az albuminok, 15%-ban a globulinok járulnak hozzá • Gibbs-Donnan hatás: az albuminnak nagyobb az ozmotikus nyomása mint az a mólsúly és a

koncentráció alapján adódna. Ennek oka az, hogy a nagy negatívan töltött fehérjefelszín sok, azmotikusan aktív Na+-ot köt. Ennek a hatásnak a híján kétszer annyi fehérjére lenne szükség a normális kolloid ozmotikus nyomás fenntartásához, ami természetesen jelentősen emelné a vér viszkozitását.  Intersticiális kolloid ozmotikus nyomás • jele π IF • az interstitiumból a kapilláris lumen felé mutat • gyakorlatilag elhanyagolható 4. Kolloid ozmotikus nyomás a vérplazmában és az interstitiális folyadékban – szövet specificitás              Az endothelsejtrétegből és a bazális membránból álló kapillárismembrán juntcionális rései a plazmafehérjék és az interstitiális folyadék oldott fehérjéi számára első megközelítésben átjárhatatlanok. Mivel a membránon minden kis molekulájú anyag átjut, így a membrán két oldal között csak a nagy molekulájú anyagok,

kolloidok fejtenek ki ozmotikus aktivitást. A kapillárismembrán ennek következtében olyan szemipermeábilis membrám, amelyen keresztül kizárólag a nagy molekulák ozmotikus aktivitása érvényesül. A kapillárison belüli fehérjék ozmotikus aktivitása vizes oldatot szív be a kapilláris lumenébe. A plazmafehérjék ozmotikus aktivitását azzal az éren belüli hidrosztatikai nyomásértékkel jellemezhetjük, amekkora éppen megakadályozza az éren kívüli folyadék beáramlását. Ez a kolloidozmotikus, más néven onkotikus nyomás, jele: Π. Értéke a fehérjék molális koncentrációjának [mmol/kg oldószer] és az egyetemes gázállandónak valamint az abszolút hőmérsékeletnek a szorzata. A vérplazma onkotikus nyomás közelítőleg 25 Hgmm, melyben nagyban az albumin a felelős (Donnan-effektus). Az intersitiumban lévő folyadék nem fehérjementes, az interstitiális plazmafehérjék kolloidozmotikus nyomása az interstitium felé szív vizet. Az

interstitiális onkotikus nyomás, hasonlóan az interstitiális hidrosztatikai nyomáshoz, változó érték: a filtrációtól és a reabszorpciótól függően 0,2-10 Hgmm között változik. Ezért az effektív kolloidozmotikus nyomáskülönbség a két nyomás különbsége (plazma – interstitium), 25 és 15 Hgmm között változhat. A fehérjék csak akkor tényezői a hidrodinamikus folyadékcserének, ha a kapillárisfal valóban nem engedi át azokat. A pontos számításokban ezért a fehérjék ozmolális koncentrációját meg kell szorozni a reflexiós koefficienssel (σ), amely szám megmutatja, hogy a membrán valójában mennyire átjárhatatlan a fehérjékre nézve. Ha az endothel egyáltalán nem átjárható a fehérjék számára, a reflexiós koefficiens értéke 1, ha pedig teljesen permeábilis, akkor 0. Tekintettel arra, hogy a reflexiós koefficiens nem minden szövetre egyforma, ezért a kolloidozmotikus nyomás szövet-specifikus. A reflexiós koefficiens

értéke albuminra 1.0, vízre 0 Fehérjékre agyban 10, bélben 07, a májszinuszokban 0. 5. Az interstitialis tér fiziko-kémiai felépítése és compliance-e            Az interstitium hidrosztatikai nyomása (P IF ) Guyton mérései szerint szubatmoszférikusak, tehát negatív értékkel jellemezhetők. A vákuum a nagyszámú, elektromosan töltött proteoglikán rost minden irányban érvényesülő távolodási tendenciája miatt alakul ki. A vízmolekulák a mátrixfehérje szálak közé „ékelődve” hozzák létre az interstitium gél fázisát, melyben a proteoglikánok között mikroszkópikus „patakocskákban” szabad víz csordogál, mivel a folyadékáramlás a gélfázison keresztül nehéz. A diffúzióval történő transzport üteme a gél fázisban a szabddifúzióét megközelíti (95%). A filtrátum a kapillárisból szabad (szól) formában jut át az interstitiumba, és ott vezikulák patakocskák formájában

kezdetben ebben a fázisban is marad. Az interstitiális szabad folyadék (vezikulák, patakocskék) dinamikus egyensúly alakul át (és vissza) interstitiális géllé. Az „út végén” az interstitiális gélről a filtrátum a nyirokkapillárisba ismét szól fázisban kerül. A folyadékbeáramlás emeli az interstitiális hidrosztatikai nyomást (P IF ); a folyadék egy részét a gél duzzadás révén fel tudja venni. A P IF emelkedésével azonban egyre nagyobb rész jelenik meg szabad formában növelve a szól fázis arányát és méretét. Ez a folyamat az atmoszférikus szintet meghaladva rohamossá válik, a gél tovább nem duzzad, hanem utat enged a szól fázis növekedésének, így kialakul a manifeszt ödéma. Tehát a P IF atmoszférikus értéke alatt az egységnyi nyomásváltozás kicsiny térfogatváltozást okoz (kis compliance), míg az atmoszférikus nyomás átlépésekor egységnyi nyomásemelkedés nagy térfogatváltozást okoz (nagy compliance).

6. A Starling-egyenlet segítségével az ödéma kialakulásának lehetséges mechanizmusait!  Starling hipotézis szerint a filtrációs ráta (Q f ) arányos a kapilláris és intestitiális hidrosztatikai nyomás-különbség valamint a reflexiós koefficienssel súlyozott kapilláris és az interstitiális kolloidozmotikusnyomás-különbség különbségével, ahol az arányossági tényező a kapilláris filtrációs koefficiens (CFC): Q f = CFC ⋅ [( PC − PIF ) − ρ ⋅ (π C − π IF )] .     A kapilláris bármely pontján filtráló és reszorbeáló erők közötti különbség határozza meg a folyadékmozgás irányát és nagyságát. Egy átlagos kapilláris esetében a rendszer (arteriolás oldal és venulás oldal) egyensúlyi állapotban van. Ez természetesen nem vonatkozik pl a vese glomerulus kapillárisaira A „közel” egyensúlyban abból származik, hogy a filtrált folyadék az átáramlott vér 2%-a, amiből 0,4% nem

reabszorbeálódik, hanem a nyirokkeringésbe kerül. Ha a Starling-egyenletet számszerűsítjük mind az arteriolás, mind a venulás oldalra, majd a nyomásértékek átlagával (a kapilláris hosszon) is végigszámoljuk, a következőket kapjuk: Látható, hogy ödémaképződésre olyan mechanizmusok vezethetnek, amelyek az átlag filtrációs rátát pozitív értékre emelik: • Magas kapilláris nyomás esetén a P C emelkedése miatt a különbség végeredménye pozitív értéket kap. • A prekapilláris rezisztenciaerek tágulata, a posztkapilláris rezisztenciaerek szűkülete, a megnövekedett vénás nyomás mind a kapilláris nyomást emelik, tehát azonos a hatásmechanizmus az első ponttal. • Alacsony plazma protein-szint miatt a π C csökkenése miatt válik a különbség végeredménye pozitívvá. • Kóros kapilláris permeabilitás növekedés (gyulladás) a reflexiós koefficiens értékét csökkenti, így a különbség második tagjának értéke

csökken, a különbség értéke pozitívvá válik. • Normálisan működő (átlagosan 0) filtrációs ráta esetén is kialakulhat ödéma, ha a nyirokelvezetés gátolt. 7. A nyirokrendszer élettani szerepe       Az interstitiális folyadék folyamatos kicserélődése dinamikus állapotban van: egyrészt az ultrafiltráció folyamatában állandóan képződik, másrészt visszaszívódik a kapillárisokba és a posztkapilláris venulákba. Egy hányada bekerül a nyirokkapillárisok lumenébe, és mint nyirok (lympha) szállítódik el. A három folyamat együttese gondoskodik arról, hogy az interstitialis folyadék mennyisége csak szűk határok között változzék. A szövetközti térben endothelsejtekkel bélelt, kesztyűujjszerű vak járatokkal kezdődnek a finom kötőszöveti rostokkal kipányvázott nyirokkapillárisok, melyekbe az interstitiális folyadék diffundál. Az itt található folyadék a primer nyirok A nyirokkapillárisok egyre

nagyobb nyirokerekké szedődnek össze, amely endothesora már nem engedi át a fehérjemolekulákat. A nyirokerek tartalma bekerül a nyirokcsomókba; az odafutó nyirokeret vas afferensnek nevezzük. A nyirokcsomóban immunglobulinok és lymphocyták adódnak a nyirokhoz, ami a vas efferensen keresztül hagyja el a nyirokcsomót.  A nyirokáramlásnak kettős fuknciója van: egyrészt az interstitiális folyadék menniségének állandó értéken tartása, keringésdinamikai funkció, másrészt pedig a lymphocyta-őrjárat, a lymphocyták folyamatos keringésben tartása, immunológiai funkció.  A nyirokáramlás fenntartásában több tényező játszik egymás mellett szerepe. A nyirok, ugyanúgy, mint bármely más folyadék, csak nyomáskülönbség hatására áramolhat. A nyomáskülönbség létrehozásában valószínűleg szerepet játszik a nyirokerek falában levő simaizomsejteknek ritmikus miogén összehúzódása. Sokkal nagyobb jelentőségű azonban a

vázizom-összehúzódások közvetlen pumoáló hatása, amivel időközönként összenyomják a nyirokereket. Az egyirányú áramlást a nyirokkapillárisokban és a nagyobb nyirokutakban megtalálható billentyűk biztosítják: ezeket a tetőcserépszerűen illeszkedő endothelsejtek szabad végei képezik, amelyek a nyirok útját visszafelé zárják.     Az összeszedődött nyirok végül az alsó testfélből és a felső testfél bal oldaláról a ductus thoracicuson keresztül az angulus venosus sinisternél, a felső testfél jobb oldaláról a truncus lymphaticus dexteren keresztül az angulus venosus dexternél jt vissza a vénár rendszerbe. A beáramló nyirok napi mennyisége 3-4 liter