1. Строение микроциркуляторного (терминального) русла
2. Типы капиллярного эндотелия
3. Обмен веществ
4. Гидростатическое и коллоидно-осмотическое давление
5. Эффективное давление фильтрации
6. Отеки
7. Система лимфатических сосудов
8. Резюме
9. Список использованной литературы

а) Строение микроциркуляторного (терминального) русла. В условиях покоя площадь обменной поверхности капилляров и посткапиллярных венул человеческого организма составляет примерно 300 м², при максимальном кровотоке примерно 1000 м².

Обмен веществ между содержимым сосудов и тканью, который в конечном счете является наиболее важной функцией системы кровообращения, осуществляется в терминальном русле. Под этим в первую очередь понимают обменную площадь капилляров и посткапиллярных венул.

В дальнейшем для упрощения будем говорить только о капиллярах. Понятие микроциркуляторного русла в целом намного шире и включает:
- артериолы, регулирующие кровоснабжение;
- венулы;
- дренажную систему терминальных сосудов лимфы, слепо заканчивающихся в ткани.

В соответствии со своими специфическими потребностями каждый орган обладает характерной структурой микроциркуляторного русла. Однако в основном, несмотря на отсутствие единой терминологии, можно выделить следующие типы сосудов (рис. 1).

P.S. Артериолы. Артериолы (их внутренний диаметр 40-80 мкм) имеют характерное соотношение между толщиной стенки и радиусом около 1 : 1; медиа артериол (мышечная оболочка) состоит из 1-2 слоев гладкой мускулатуры, расположенных концентрически. Отходящие от артериол метартериолы (внутренний диаметр 8-20 мкм) обладают прерывистым слоем гладкой мускулатуры.

Вместе с продолжающими их капиллярами они образуют главное русло (каналы предпочтительного кровотока) с прямым выходом на посткапиллярные венулы.

1. Капилляры. Истинные капилляры состоят только из одного слоя эндотелиальных клеток, окруженного базальной мембраной. В некоторых тканях в месте ответвления капилляров можно найти кольцо гладкой мускулатуры, или прекапиллярный сфинктер, который может регулировать интенсивность капиллярного потока.

2. Посткапиллярные венулы. Посткапиллярные венулы (внутренний диаметр 8-30 мкм) образуются при слиянии нескольких венозных капилляров. Их стенка состоит из эндотелия, базальной мембраны, коллагеновых волокон, а также слоя перицитов (клеток Руже), которые содержат сократительные элементы. Только венулы с внутренним диаметром около 30-50 мкм имеют гладкомышечные клетки в составе стенок.

3. Артериовенозные анастомозы. Артериовенозные анастомозы — это сосуды связывающие артериолы и венулы, расположенные прежде всего в коже подушечек пальцев рук и ног, в носу и мочках ушей, а также в легких. Они полностью закрыты даже при низкой констрикторной активности.

4. Параметры капиллярного русла. Диаметр капилляра находится в диапазоне от 4 до 8 мкм, длина — от 0,5 до 1 мм. При средней скорости потока от 0,2 до 1 мм/с средняя продолжительность прохождения вещества через капилляры составляет 0,5-5 с.

Общее число капилляров у человека оценивается примерно в 30-40 млрд. Однако из-за физиологической вазомоции, т. е. спонтанно-ритмических сокращений артериол, возникают значительные колебания кровоснабжения капилляров, и их функциональная плотность в среднем составляет лишь одну треть от морфологической плотности капилляров. Поэтому в состоянии покоя можно ожидать 8-10 млрд перфузируемых капилляров у человека.

При среднем диаметре капилляров около 7 мкм можно вывести общую площадь поперечного сечения 0,2-0,4 м², что примерно в 500-800 раз больше площади сечения восходящей аорты. Эффективная площадь обмена в покое составляет примерно 300 м², общая площадь обмена в человеческом организме должна составлять порядка 1000 м². Плотность капилляров в отдельных органах сильно различается.

В скелетной мускулатуре она находится в диапазоне от 100 до 1000 капилляров на 1 мм², в мозге, миокарде и почках — примерно 2500-4000 на 1 мм².

б) Типы капиллярного эндотелия. В соответствии с ультраструктурой различают непрерывные, фенестрированные и синусоидные капилляры.

1. Капилляры непрерывного типа. Капилляры данного типа встречаются в сердечной и скелетных мышцах, в коже, соединительной и жировой тканях, легких и в ЦНС. Межклеточные контакты, площадь которых составляет примерно 0,1-0,3% от общей поверхности капилляров, представляют основной путь для прохождения воды, глюкозы, мочевины и других гидрофобных молекул, по своим размерам достигающих белков плазмы.

P.S. Плотные контакты между клетками эндотелия обладают средним радиусом пор 4-5 нм. В капиллярах головного мозга эти соединительные контакты более многочисленны и сложнее по структуре (рис. 2). Они образуют морфологическую основу для чрезвычайно низкой проницаемости капилляров мозга (гематоэнцефалический барьер).

P.S. Диабетическая микроангиопатия:

- Патофизиология. Это заболевание является одним из распространенных осложнений сахарного диабета после многих лет отсутствия контроля уровня сахара в крови. В зависимости от степени и продолжительности гипергликемии происходит неферментативное гликозилирование белков сыворотки, корпускулярных компонентов крови (например, гемоглобина) и клеток стенки сосудов.

Этот процесс, при котором образуется основание Шиффа между глюкозой и ε-аминогруппой лизина, первоначально обратим. Стабилизирующие процессы происходят в течение недель и месяцев, в итоге образуются необратимо сшитые в сеть белки. Гликозилирование гемоглобина используется для диагностики.

- Последствия. В микроциркуляторном русле конечные продукты гликозилирования (AGE, advanced glycation endproducts) активируют гладкомышечные клетки через специфические рецепторы, с последующим высвобождением ферментов, разрушающих матрикс. Помимо того, гликозилированные белки откладываются в местах, предрасположенных к этому (диабетический амилоидоз). Процессы отложения вызывают увеличение базальной мембраны сосудов и сужение просвета артериол.

В результате нарушается микроциркуляция в ногах (при сохраненном пульсе в ногах), а также сердца, почечных клубочков (диабетический гломерулосклероз Киммельштиля и Уилсона) и сетчатки (диабетическая ретинопатия). Из-за ослабления кровоснабжения периферических нервов у 50% страдающих диабетом в течение 10 лет возникает сенсомоторная полинейропатия, сопровождающаяся выпадением поверхностной чувствительности, рефлексов и появлением парестезий («горящие ноги»).

До 30% случаев слепоты и 30% всех случаев почечной недостаточности в Европе являются следствием диабетической микроангиопатии.

2. Фенестрированные капилляры. Фенестрированные капилляры примерно в 100 или 1000 раз более проницаемы для воды и мелких гидрофильных молекул, по сравнению с большинством капилляров непрерывного типа. Они встречаются в тканях, которые специализируются на обмене жидкости, например в клубочках почек, экзокринных железах, в слизистой оболочке кишечника, в сплетении ресничного тела, а также в сосудистой оболочке глаза и в эндокринных железах.

Эндотелий данного типа обладает внутриклеточными порами (фенестрами) диаметром 50-60 нм, которые частично покрыты перфорированной мембраной (диафрагмой) (рис. 2). Базальная мембрана в фенестрированных капиллярах сохраняется полностью. Несмотря на наличие пор эти капилляры лишь частично проницаемы для макромолекул. Для молекул массой более 2000 Д проницаемость ограниченна, молекулы больше 60 000 Д не проходят через капиллярный фильтр фенестрированных капилляров (функция молекулярного сита).

3. Синусоидные капилляры. У этого типа капилляров имеются межклеточные и внутриклеточные щели шириной 0,1-1 мкм, соответствующие зазоры есть и в базальной мембране (рис. 2). Капилляры синусоидного типа встречаются в синусоидах печени, селезенки и костного мозга и способствуют проникновению не только белков и других макромолекул, но и корпускулярных тел.

P.S. Саркома Капоши. Саркома Капоши — наиболее распространенная форма неоплазии (новообразования) при СПИДе (синдроме приобретенного иммунодефицита).

- Причины. В основе развития саркомы Капоши лежит злокачественная трансформация эндотелиальных клеток микрососудов кожи, которые образуют инвазивно разрастающиеся ангиоматозные опухоли. Причиной заболевания служит инфицирование человеческим герпес-вирусом 8 (HHV-8). Однако онкогенный (вызывающий рак) потенциал этих распространенных вирусов проявляется только у пациентов с подавлением иммунной функции, например после пересадки органов или ВИЧ-инфекции.

HHV-8 кодирует гены, которые стимулируют пролиферацию и миграцию клеток (ангиогенный потенциал), а также подавляют апоптоз. При этом массивное перепрограммирование эндотелиального транскриптома вирусом вносит значительный вклад в возникновение характерных узловых повреждений при саркоме Капоши.

- Симптомы. Из-за своего эндотелиального происхождения опухолево-сосудистые структуры саркомы Капоши зачастую наполнены кровью, что объясняет типичный темно-синий цвет этих новообразований. Мультифокальные опухоли встречаются в кишечнике и в слизистой оболочке и прежде всего на конечностях у больных СПИДом.

- Терапия. При терапии особенно важно усиление иммунной защиты организма, кроме того, есть хорошие результаты применения химиотерапии.

в) Обмен веществ. Обмен веществ между кровью и межклеточным пространством в основном происходит за счет диффузии.

1. Жирорастворимые вещества. Вещества, растворимые в липидах, к которым помимо прочего относятся дыхательные газы О₂ и СО₂, могут диффундировать через клетки, т.е. через плазматические мембраны клеток эндотелия, для чего используется вся площадь эндотелия капилляров и посткапиллярных венул. Транспорт этих веществ ограничивается не скоростью их диффузии, а конвективным транспортом, т. е. кровоснабжением капилляров (обмен, ограничиваемый кровоснабжением).

Скорость обмена, т.е. количество молекул, перенесенное за единицу времени, увеличивается приблизительно линейно с усилением кровоснабжения (рис. 3).

2. Водорастворимые вещества. Диффузия веществ, растворимых в воде, включая воду, ограничена прохождением через поры и межклеточные контакты. В организме обмен воды в капиллярах достигает интенсивности примерно 55 л/мин, т. е. 80 000 л/день. Происходящий путем диффузии обмен веществ в значительной степени сбалансирован, т. е. число молекул, диффундирующих из крови в межклеточное пространство, равно числу молекул, диффундирующих в обратном направлении.

Отклонения от нетто-притока характерны для веществ, потребляемых в ткани. Так, при ежедневном обмене глюкозы, равном 20 000 г в день, примерно 400 г ее остается в ткани.

г) Гидростатическое и коллоидно-осмотическое давление. Гидростатическое и коллоидно-осмотическое давление в капиллярах и межклеточном пространстве определяют интенсивность и направление обмена жидкости.

1. Фильтрация и реабсорбция. Обмен жидкости между внутрисосудистым и межклеточным пространством осуществляется путем фильтрации и реабсорбции через межклеточные контакты в стенке капилляра. Поскольку внутрикапиллярное давление, как правило, выше, чем гидростатическое давление в межклеточном пространстве, перемещение жидкости из капилляров в ткань должно осуществляться в соответствии с этой разницей в давлении, равной трансмуральному давлению.

Фильтрация из капилляра наружу противодействует фильтрации внутрь капилляра (реабсорбции), интенсивность которой определяется разницей в коллоидно-осмотическом давлении плазмы крови и межклеточного пространства.

P.S. Давление в плазме крови и межклеточном пространстве. Коллоидно-осмотическое давление плазмы крови, которое в основном обусловливается белками плазмы, обычно составляет 25 мм рт. ст. Содержание белка в межклеточной жидкости значительно ниже, чем в плазме крови, однако в сосудистых руслах некоторых органов имеются значительные различия.

Таким образом, коллоидно-осмотическое давление межклеточного пространства не является величиной, которой можно пренебречь, и способствуют значительному снижению интенсивности реабсорбции жидкости в плазму. Средняя концентрация белка в межклеточном пространстве организма составляет около 20-30 г/л, что создает коллоидно-осмотическое давление порядка 5-8 мм рт. ст.

Гидростатическое давление в межклеточном пространстве во многих тканях в норме близко к нулю или отрицательно (от +3 до -2 мм рт. ст.). Учитывая непрерывный поток капиллярного ультрафильтрата, это, скорее всего, можно объяснить всасыванием жидкости капиллярами лимфы в ткани. Положительное давление возникает в тканях органов, окруженных соединительнотканными или костными капсулами (почки, сердце, суставы, мозг).

д) Эффективное давление фильтрации. Эффективное давление фильтрации определяет транспорт жидкости через стенку капилляров.

1. Уравнение Старлинга. Из разницы гидростатического (ΔР) и коллоидно-осмотического давления (Δπ) между внутрикапиллярным и межклеточным пространством можно вывести эффективное давление фильтрации (Р_эфф):

При учете коэффициента фильтрации (K_f), который является произведением гидравлической проводимости стенки капилляров и площади обмена, можно получить объем, фильтруемый за определенный промежуток времени (J_v):

Это соотношение называется уравнением Старлинга, причем J_v при преобладании фильтрации имеет положительное значение, при реабсорбции — негативное. Коэффициент фильтрации капилляров в почках в 1000 раз выше, чем в сердце, скелетной мускулатуре и легких, а в кишечнике выше примерно в 100 раз; в капиллярах мозга он наоборот примерно в 1000 раз ниже, чем в скелетной мускулатуре.

2. Фильтрационное-реабсорбционное равновесие. Для перемещения жидкости между капиллярами и межклеточным пространством исходя из приведенных выше значений выводится следующий баланс: на артериальном конце капилляра трансмуральное давление (ΔР) выше, чем разница между коллоидно-осмотическим давлением в плазме и межклеточной жидкостью, поэтому здесь происходит перемещение воды и других молекул, способных проходить через стенку капилляра.

На венозном конце внутрикапиллярное давление из-за высокого сопротивления потоку падает примерно на 10 мм рт. ст. и более (рис. 4). Оно почти достигает разницы в коллоидно-осмотическом давлении (фильтрационно-реабсорбционное равновесие), и на венозном конце капилляра возникает эффективное давление фильтрации, направленное извне внутрь: вода поступает в капилляры вместе с растворенными в ней веществами (всасывание).

3. Поток лимфы и вазомоция. В состоянии покоя в организме реабсорбция, как правило, несколько слабее, чем фильтрация. На артериальном конце капилляров фильтруется примерно 0,5% всего объема плазмы, т.е. 14 мл/мин (20 л/день). Однако из них лишь около 90% реабсорбируется на венозном конце капилляров. Остальные 10% (примерно 2 л/день) удаляются из межклеточного пространства по сосудам лимфы.

Равновесие между капиллярной фильтрацией и реабсорбцией, поддерживаемое лимфатическим дренажем, может подвергаться воздействию всех факторов, учитываемых в уравнении (13). При этом наибольшее значение при изменениях соотношения фильтрации и реабсорбции обычно приписывают физиологическому изменению трансмурального давления в капиллярах за счет ритмичного сокращения артериол.

Расширение резистивных сосудов за счет повышения трансмурального давления приводит к усилению фильтрации, а их сужение — к усилению реабсорбции за счет снижения трансмурального давления.

е) Отеки. Отеки — это патологическое накопление жидкости, которое может происходить по различным причинам.

Под отеком понимают патологическое накопление жидкости в межклеточном пространстве. Причины отека могут быть следующие:

- Повышение давления фильтрации в капиллярах. В основе этого эффекта лежит либо расширение артериол, либо увеличение венозного давления. Расширение артериол происходит в рамках метаболической адаптации (при мышечной активности) или терморегуляции. Повышение давления в венах возникает при нарушениях оттока крови из вен. Эти нарушения, например хроническая венозная недостаточность, могут иметь локальные причины или обусловливаться застоем, как при сердечной недостаточности (кардиальный отек).

- Снижение коллоидно-осмотического давления. Наример, при дефиците белка в пище (голодный отек) происходит потеря белка в почках при гломерулонефрите с нефротическим синдромом (почечный отек).

- Повышенная проницаемость стенки капилляра. Например, при воспалении под влиянием локальных медиаторов (гистамина, брадикинина и цитокинов) происходит изменение формы и ретракция капиллярного эндотелия, за счет чего образуются большие межклеточные промежутки, которые позволяют проникать в ткань лейкоцитам, а также белкам плазмы. Образование белкового отека из-за повышенной проницаемости капилляра служит кардинальным симптомом острого воспаления и острой аллергической реакции.

- Нарушение лимфатического дренажа. Например, при врожденных нарушениях оттока лимфы, закупорке лимфатических сосудов после операции или лучевой терапии.

P.S. Цитотоксический отек. В основе этой формы тканевого отека лежит не накопление жидкости в межклеточном пространстве, а изменение объема клеток, в т. ч. в результате их повреждения или некроза. При повреждениях ткани или нарушениях кровоснабжения происходит увеличение внутриклеточной концентрации натрия из-за его усиленного притока в клетку или из-за ослабления насосной функции Na⁺/K⁺-АТФазы при дефиците энергии.

Внеклеточная вода в соответствии с осмотическим градиентом, вызванным повышением внутриклеточной концентрации натрия, устремляется в клетку, которая начинает набухать. Набухание ткани при цитотоксическом отеке приобретает особое значение, если окружающая среда препятствует свободному расширению поврежденной ткани из-за соединительнотканной оболочки (компартмент-синдром) или костной оболочки черепной полости (отек головного мозга).

Поскольку в таких условиях ткань не может свободно увеличиваться в объеме, происходят повышение интерстициального давления и компрессия снабжающих кровеносных сосудов. Недостаточное кровоснабжение (ишемия) усиливается, что приводит к отмиранию ткани и, следовательно, к усилению цитотоксического отека.

ж) Система лимфатических сосудов. По лимфатическим сосудам отфильтрованная интерстициальная жидкость перемещается обратно в венозную систему, после того как пройдет через лимфатические узлы, которые выполняют защитную функцию.

Лимфатическая система служит не только для транспорта жидкости, но в первую очередь для возврата белков и других веществ из интерстициальной жидкости в кровь, для которых перемещение из капилляров в межклеточное пространство является односторонним транспортом.

P.S. Строение лимфатической системы. Лимфатические капилляры, которые представлены почти во всех тканях плотной сетью, начинаются в ткани слепым концом. Их стенка, состоящая из эндотелиальных клеток, обладает высокой проницаемостью для всех веществ, находящихся в межклеточной жидкости. Лимфатические капилляры впадают в более крупные лимфатические сосуды, которые проходят через лимфатические узлы.

Лимфатические узлы сформированы лимфоцитами и препятствуют проникновению вредных веществ из ткани в кровь и распространению инфекции за счет присутствия фагоцитарных клеток Таким образом, опухание лимфатических узлов часто указывает на инфицирование в связанной с ними ткани. Постнодальная лимфа характеризуется более высокой концентрацией белка, чем пренодальная лимфа (из-за всасывания воды в капиллярах лимфатических узлов) и содержит зрелые лимфоциты.

1. Абсорбция и транспорт лимфы. Всасывание интерстициальной жидкости в лимфатические сосуды происходит через щели между эндотелиальными клетками. Необходимый градиент давления между межклеточным пространством и лимфатическими капиллярами образуется путем опорожнения дистальных отделов лимфатических капилляров (сокращение лимфатических сосудов) (рис. 5).

На дальнейшем пути прохождения лимфы ее перемещение осуществляется за счет ритмических сокращений (10-15/мин) лимфатических сосудов, имеющих гладкомышечную оболочку. Многочисленные клапаны, наподобие клапанов вен, обеспечивают движение лимфы исключительно в направлении вен. Большое значение для продвижения лимфы имеют все изменяющиеся компрессионные силы, действующие на лимфатические сосуды снаружи, прежде всего на сокращение скелетной мускулатуры (аналогично действию мышечного насоса в венах).

Интенсивность тока лимфы может повышаться при мышечной работе до 15 раз по сравнению с показателями в покое.

P.S. Состав лимфы. Состав пренодальной лимфы во многом схож с составом интерстициальной жидкости. Тем не менее содержание белка в разных отделах лимфатической системы различно. В области желудочно-кишечного тракта лимфатические сосуды также принимают на себя выведение абсорбированных питательных веществ, в основном жиров.

Среднее содержание белка в лимфе грудного протока составляет примерно 3-4%. Поскольку все белки, в том числе фибриноген, проникающие в межклеточное пространство, содержатся и в лимфе, последняя обладает способностью к свертыванию. В нормальных условиях продукция лимфы составляет примерно 2-3 л/день, но при высоком уровне фильтрации может повышаться в 20-100 раз.

з) Резюме:

1. Микроциркуляция. Под терминальным руслом понимают область обмена капилляров и посткапиллярных венул. Понятие микроциркуляторного русла имеет более широкое значение и включает в себя артериолы, регулирующие кровоснабжение, венулы и дренажную систему терминальных лимфатических сосудов, слепо оканчивающихся в тканях.

2. Обмен веществ. Жирорастворимые вещества способны диффундировать в обоих направлениях на всей площади эндотелия капилляров и посткапиллярных венул. Диффузионный транспорт воды и растворимых в воде мелких молекул, таких как глюкоза, ограничен проникновением через поры и межклеточные щели. Для макромолекул поры представляют собой градуальный диффузионный барьер (принцип молекулярного сита).

При обмене жидкости в капиллярах разница гидростатического давления между капиллярами и межклеточным пространством (ДР) обусловливает фильтрацию наружу, разница в коллоидно-осмотическом давлении между плазмой крови и интерстициальной жидкостью (Дп) — фильтрацию внутрь капилляров (реабсорбция). Эффективное давление фильтрации соответствует разности ДР - Дп.

На артериальном конце капилляра преобладает фильтрация в ткань, на венозном конце — фильтрация внутрь капилляра. Во всем организме фильтруется примерно 20 л жидкости за сутки, но только 18 л реабсорбируется; оставшаяся часть удаляется из ткани через лимфатические сосуды.

3. Лимфатическая сосудистая система. Отфильтрованная интерстициальная жидкость всасывается в лимфатические капилляры и за счет ритмичных сокращений гладкой мускулатуры более крупных лимфатических сосудов транспортируется обратно в венозную систему, причем многочисленные клапаны препятствуют ее току в обратном направлении. Лимфатические узлы служат фильтрами на пути лимфы и препятствуют проникновению в кровь вредных веществ.

Лимфа содержит примерно 3-4% белков и жиров, абсорбированных из внеклеточного пространства. Из-за содержания в ней фибриногена она обладает способностью к свертыванию.

- Рекомендуем ознакомиться далее "Нервная регуляция кровоснабжения - с точки зрения физиологии человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 10.6.2025