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Kapillaren sind die kleinsten Blutgefäße im Kreislaufsystem. Durch sie findet der Stoffaustausch zwischen dem Blut und den Gewebezellen statt. Außerdem verbinden sie die Arterien mit den Venen. Der menschliche Körper besteht aus rund 10 Milliarden Kapillaren mit einer geschätzten Gesamtoberfläche von 500-700 Quadratmetern.
Aufbau der Kapillarwand
Im Gegensatz zu Arterien und Venen haben Kapillaren dünne Wände, die aus einer einzigen Schicht durchlässiger Endothelzellen bestehen ( Durchlässigkeit ist eine Eigenschaft bestimmter Membranen, die bestimmten Molekülen, Ionen oder Atomen den Durchgang ermöglichen ). Die epitheliale Zellwand der Kapillare ist von einer dünnen Membran umgeben, die die Kapillare umhüllt und als Basalmembran bezeichnet wird . Der Durchmesser der Kapillare ist gerade groß genug für den Durchgang von Erythrozyten und anderen Blutzellen.
Je nach Endothel können die Kapillaren durchgehend oder diskontinuierlich sein. Kontinuierliche Kapillaren können gefenstert sein oder nicht . Fenster sind Poren, die sich durch die gesamte Dicke der Zelle erstrecken; Gefenstertes Endothel ist charakteristisch für Organe, die an der Filtration oder Sekretion beteiligt sind. Das diskontinuierliche Endothel ist seinerseits dem gefensterten Endothel ähnlich, außer dass die Fenster einen größeren Durchmesser haben; Es wird in sinusoidalen Kapillaren wie denen der Leber gefunden.
Blutfluss in den Kapillaren
Der Blutfluss in den Kapillaren wird durch Muskeln gesteuert, die die Verbindung zwischen den Kapillaren und den Arteriolen umgeben, den so genannten präkapillären Schließmuskeln. Wenn die Schließmuskeln geöffnet sind, fließt das Blut frei zu allen Kapillaren des Organs.
Das Blut fließt jedoch nicht kontinuierlich durch die Kapillaren, sondern eher intermittierend, abhängig von Faktoren wie der Sauerstoffkonzentration im Gewebe. Wenn also die Sauerstoffverbrauchsrate des Gewebes größer ist, treten diese Unterbrechungen häufiger auf, so dass das Kapillarblut größere Sauerstoffmengen transportiert.
Stoffaustausch in den Kapillaren
Der Stoffaustausch zwischen der Kapillarmembran und dem Medium erfolgt hauptsächlich durch Diffusion. Diffusion ist die Bewegung von Stoffen aus Bereichen, in denen solche Stoffe in höherer Konzentration (dh in größerer Menge) vorhanden sind, in Bereiche mit geringerer Konzentration. In Kapillaren diffundieren Moleküle von Flüssigkeiten und gelösten Stoffen infolge der Wasserbewegung. Andere Substanzen wie Natriumionen und Glucose gelangen ausschließlich durch Poren in der Kapillarmembran in die Kapillaren, während Kohlendioxid und Sauerstoff direkt durch die Endothelzellmembranen diffundieren.
Die Geschwindigkeit und Richtung der Diffusion von Stoffen hängt von ihrer Konzentration ab. Beispielsweise ist die Sauerstoffkonzentration im Kapillarblut tendenziell höher als in den die Kapillare umgebenden Geweben. Dadurch werden große Mengen Sauerstoff aus dem Kapillarblut in das Gewebe transportiert. Umgekehrt ist die Kohlendioxidkonzentration in den Geweben höher als im Blut, wodurch überschüssiges Kohlendioxid ins Blut gelangt und aus den Geweben wegtransportiert wird.
Die Durchlässigkeit der Kapillaren variiert jedoch je nach Gewebe, in dem sie sich befinden. Die Kapillaren der Leber sind so durchlässig, dass selbst große Proteine ihre Wände fast so leicht passieren wie Wasser und andere Substanzen. Ein anderer Fall sind die Kapillaren, aus denen die Nierenglomeruli bestehen, deren Durchlässigkeit für Wasser und Elektrolyte etwa 500-mal größer ist als die Durchlässigkeit für diese Substanzen in Muskelkapillaren. Die Glomeruli sind die Bereiche der Nephrone (der funktionellen Einheiten der Nieren), in denen das Blut gefiltert wird.
Eine weitere interessante Substanz, die in die Kapillaren ein- und ausströmt, ist die interstitielle Flüssigkeit . Die Räume zwischen allen Zellen im Organismus werden gemeinsam als Interstitium bezeichnet , und die Flüssigkeit in diesen Räumen ist die interstitielle Flüssigkeit.
Wie bereits erwähnt, verbinden Kapillaren Arterien und Venen. Im Allgemeinen hängt der Fluss der meisten Flüssigkeit durch die Kapillarwände von der Differenz zwischen Blutdruck und osmotischem Druck in verschiedenen Regionen der Kapillare ab. Der Blutdruck ist die Kraft, die das Blut auf die Wände der Arterien ausübt ; Der osmotische Druck ist die Kraft, die erforderlich ist, um den Wasserfluss durch eine durchlässige Membran zu stoppen.
Somit ist am arteriellen Ende einer Kapillare der arterielle Druck größer als der osmotische Druck, sodass Flüssigkeit die Kapillare verlässt und in das Interstitium eintritt. Am venösen Ende einer Kapillare hingegen ist der arterielle Druck geringer als der osmotische Druck, und Flüssigkeit fließt aus dem Interstitium in die Kapillare.
Quellen
Guyton, A., Hall, J.E. Eine Abhandlung über medizinische Physiologie . 12. Auflage. Editorial Elsevier., Madrid, 2011.
Marieb, E. Menschliche Anatomie und Physiologie . 9. Auflage. Pearson Education., Madrid, 2008.