Kapillarstruktur und Funktion im Körper

Kapillaren sind die kleinsten Blutgefäße im Körper, die die kleinsten Arterien mit den kleinsten Venen verbinden. Diese Gefäße werden oft als „Mikrozirkulation“ bezeichnet.

Die Kapillaren sind nur zwei Zellschichten dick und haben die Aufgabe, die zentrale Rolle im Kreislauf zu spielen, indem sie Sauerstoff aus dem Blut an das Gewebe liefern und das auszuscheidende Kohlendioxid aufnehmen. Sie sind auch der Ort, an dem Nährstoffe zugeführt werden, um alle Zellen des Körpers zu ernähren.

Es gibt drei Haupttypen von Kapillaren – kontinuierliche, gefensterte und diskontinuierliche oder sinusförmige, die in verschiedenen Körperregionen zu finden sind, und spezialisierte Kapillaren im Gehirn bilden die Blut-Hirn-Schranke.

Tests, die die Kapillaren bewerten, sind wichtig für die medizinische Beurteilung von Menschen, und es gibt mehrere Erkrankungen, die mit diesen Gefäßen verbunden sind.

Struktur

Kapillaren sind sehr dünn, haben einen Durchmesser von ungefähr 5 Mikrometern und bestehen aus nur zwei Zellschichten – einer inneren Schicht aus Endothelzellen und einer äußeren Schicht aus Epithelzellen. Sie sind so klein, dass die roten Blutkörperchen sie einzeln durchfließen müssen.

Es wird geschätzt, dass der durchschnittliche menschliche Körper 40 Milliarden Kapillaren enthält. Diese Zellschicht umgibt die sogenannte Basalmembran, eine Proteinschicht, die die Kapillare umgibt.

Kapillaren im Kreislaufsystem

Kapillaren kann man sich als den zentralen Teil der Zirkulation vorstellen. Das Blut verlässt das Herz durch die Aorta und die Lungenarterien und wandert in den Rest des Körpers bzw. in die Lunge.

Diese großen Arterien werden zu kleineren Arteriolen und verengen sich schließlich, um das Kapillarbett zu bilden. Aus den Kapillaren fließt das Blut in die kleineren Venolen und dann in die Venen zurück zum Herzen.

Anzahl der Kapillaren variiert je nach Gewebetyp

Die Anzahl der Kapillaren in einem Gewebe kann stark variieren. Natürlich ist die Lunge mit Kapillaren gefüllt, die die Alveolen umgeben, um Sauerstoff aufzunehmen und Kohlendioxid abzugeben. Außerhalb der Lunge sind Kapillaren häufiger in Geweben vorhanden, die stoffwechselaktiver sind.

Arten von Kapillaren

Es gibt drei Haupttypen von Kapillaren im Kreislauf:

• Kontinuierlich: Diese Kapillaren haben keine Perforationen und lassen nur kleine Moleküle durch. Sie sind in Muskel-, Haut-, Fett- und Nervengewebe vorhanden.

• Fenestriert: Diese Kapillaren haben kleine Poren, die kleine Moleküle durchlassen und befinden sich im Darm, in den Nieren und in den endokrinen Drüsen.

• Sinusförmig oder diskontinuierlich: Diese Kapillaren haben große offene Poren – groß genug, um eine Blutzelle durchzulassen. Sie kommen im Knochenmark, in den Lymphknoten und in der Milz vor und sind im Wesentlichen die „undichtesten“ der Kapillaren.

Blut-Hirn-Schranke

Im zentralen Nervensystem bilden die Kapillaren die sogenannte Blut-Hirn-Schranke. Diese Barriere begrenzt die Fähigkeit von Toxinen (und leider vielen Chemotherapeutika und anderen Medikamenten), in das Gehirn durchzudringen.

Die Suche nach Medikamenten, die die Blut-Hirn-Schranke passieren und damit Erkrankungen wie Hirnmetastasen bei einer Reihe von Krebsarten behandeln können, ist ein aktives Forschungsgebiet.

Funktion

Die Kapillaren sind für den Transport und Austausch von Gasen, Flüssigkeiten und Nährstoffen im Körper verantwortlich. Während die Arterien und Arteriolen diese Produkte zu den Kapillaren transportieren, findet der Austausch auf der Ebene der Kapillaren statt.

Die Kapillaren dienen auch dazu, Kohlendioxid und Abfallprodukte aufzunehmen, die dann an die Nieren und Leber (für Abfallstoffe) und die Lungen (für die Ausatmung von Kohlendioxid) abgegeben werden.

Gasaustausch

In der Lunge diffundiert Sauerstoff aus den Alveolen in Kapillaren, um an Hämoglobin gebunden und durch den Körper transportiert zu werden. Kohlendioxid (aus sauerstoffarmem Blut) fließt wiederum aus den Kapillaren zurück in die Alveolen, um in die Umgebung ausgeatmet zu werden.

Flüssigkeits- und Nährstoffaustausch

Ebenso diffundieren Flüssigkeiten und Nährstoffe durch selektiv durchlässige Kapillaren in die Gewebe des Körpers, und Abfallprodukte werden in den Kapillaren aufgenommen, um über die Venen zu den Nieren und zur Leber transportiert zu werden, wo sie verarbeitet und aus dem Körper ausgeschieden werden.

Blutfluss durch Kapillaren

Da der Blutfluss durch die Kapillaren eine so wichtige Rolle für die Aufrechterhaltung des Körpers spielt, fragen Sie sich vielleicht, was passiert, wenn sich der Blutfluss ändert, zum Beispiel wenn Ihr Blutdruck sinkt (Hypotonie).

Kapillarbetten werden durch eine sogenannte Autoregulation reguliert, so dass bei einem Abfall des Blutdrucks der Fluss durch die Kapillaren das Körpergewebe weiterhin mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt. Durch Bewegung werden mehr Kapillarbetten in der Lunge rekrutiert, um sich auf einen erhöhten Sauerstoffbedarf im Körpergewebe vorzubereiten.

Der Blutfluss in den Kapillaren wird durch präkapilläre Sphinkter kontrolliert. Ein präkapillärer Sphinkter sind die Muskelfasern, die die Bewegung des Blutes zwischen den Arteriolen und Kapillaren steuern.

Kapillare Mikrozirkulation

Die Regulierung der Flüssigkeitsbewegung zwischen den Kapillaren und dem umgebenden interstitiellen Gewebe wird durch das Gleichgewicht zweier Kräfte bestimmt: des hydrostatischen Drucks und des osmotischen Drucks.

Auf der arteriellen Seite der Kapillare ist der hydrostatische Druck (der Druck, der vom Herz zum Pumpen des Blutes und der Elastizität der Arterien kommt) hoch. Da Kapillaren „undicht“ sind, drückt dieser Druck Flüssigkeit und Nährstoffe gegen die Wände der Kapillare und in den interstitiellen Raum und ins Gewebe.

Auf der Venenseite der Kapillare ist der hydrostatische Druck deutlich abgefallen. An diesem Punkt ist es der osmotische Druck der Flüssigkeit in der Kapillare (aufgrund der Anwesenheit von Salzen und Proteinen im Blut), der Flüssigkeiten in die Kapillare zurückzieht.

Der osmotische Druck wird auch als onkotischer Druck bezeichnet und zieht Flüssigkeiten und Abfallprodukte aus dem Gewebe in die Kapillare, um in den Blutkreislauf zurückgeführt (und dann unter anderem an die Nieren abgegeben zu werden).

Medizinische Bedeutung

Kapillaren sind in vielerlei Hinsicht medizinisch wichtig, und es gibt Möglichkeiten, diese winzigen Blutgefäße indirekt zu beobachten.

Blanchieren der Haut

Wenn Sie sich jemals gefragt haben, warum Ihre Haut weiß wird, wenn Sie Druck darauf ausüben, dann sind die Kapillaren die Antwort. Durch Druck auf die Haut wird Blut aus den Kapillaren gedrückt, was bei Wegnahme des Drucks zu einem bleichen oder blassen Aussehen führt.

Petechien

Wenn Sie einen Hautausschlag entwickeln, kann ein Arzt auf Ihre Haut drücken, um zu sehen, ob die Flecken weiß werden. Wenn die Kapillaren gebrochen sind, dringt das Blut in die Haut ein und die roten Flecken bleiben auch bei Druck bestehen. Diese werden Petechien genannt und sind mit anderen Erkrankungen verbunden als Hautausschläge, die unter Druck erbleichen.

Kapillare Nachfüllung

Ärzte suchen oft nach „Kapillar-Nachfüllung“. Dies wird getestet, indem beobachtet wird, wie schnell die Haut nach Druckentlastung wieder rosa wird und kann einen Eindruck von der Gesundheit des Gewebes geben.

Ein Beispiel für diese Anwendung wäre bei Menschen mit Verbrennungen. Eine Verbrennung zweiten Grades kann zeigen, dass die Kapillarnachfüllung etwas verzögert ist, aber bei einer Verbrennung dritten Grades würde es überhaupt keine Kapillarnachfüllung geben.

Notfallhelfer überprüfen die Kapillarnachfüllung oft, indem sie auf einen Finger- oder Zehennagel drücken, dann den Druck ablassen und abwarten, wie lange es dauert, bis das Nagelbett wieder rosa erscheint. Wenn die Farbe innerhalb von zwei Sekunden zurückkehrt (die Zeit, die zum Auffüllen der Kapillaren benötigt wird), ist die Durchblutung des Arms oder Beins wahrscheinlich in Ordnung.

Wenn das Auffüllen der Kapillaren länger als zwei Sekunden dauert, ist die Durchblutung der Extremität wahrscheinlich beeinträchtigt und wird als Notfall betrachtet. Es gibt auch andere Einstellungen, bei denen das Nachfüllen der Kapillaren verzögert wird, z. B. bei Dehydration.

Dritter Abstand und Kapillarpermeabilität

Sie können hören, wie Ärzte über ein Phänomen sprechen, das als „dritter Abstand“ bekannt ist. Kapillarpermeabilität bezieht sich auf die Fähigkeit von Flüssigkeiten, aus den Kapillaren in das umgebende Gewebe zu gelangen.

Die Kapillarpermeabilität kann durch Zytokine (Leukotriene, Histamine und Prostaglandine) erhöht werden, die von Zellen des Immunsystems freigesetzt werden. Die erhöhte Flüssigkeit (dritter Abstand) kann lokal zu Nesselsucht führen. Wenn jemand sehr krank ist, kann dieser dritte Abstand aufgrund von undichten Kapillaren weit verbreitet sein und seinem Körper ein geschwollenes Aussehen verleihen.

Kapillarblutproben

Meistens nimmt ein Techniker bei der Blutabnahme Blut aus einer Armvene. Kapillarblut kann auch für einige Bluttests verwendet werden, z. B. für diejenigen, die ihren Blutzucker überwachen. Eine Lanzette wird verwendet, um den Finger zu durchtrennen (Kapillaren zu durchtrennen) und kann zum Testen von Blutzucker und Blut-pH verwendet werden.

Zugehörige Bedingungen

Es gibt mehrere häufige und ungewöhnliche Bedingungen, an denen die Kapillaren beteiligt sind.

Portweinfleck (Geburtszeichen)

Ein kleiner Prozentsatz der Kinder wird mit „Muttermalen“ geboren, die aus einem Bereich roter oder violetter Haut bestehen, der mit erweiterten Kapillaren zusammenhängt. Die meisten Portweinflecken sind eher ein kosmetisches Problem als ein medizinisches Problem, aber sie können leicht bluten, wenn sie gereizt werden.

Kapillarfehlbildung

Kapillare Fehlbildungen (arteriovenöses Fehlbildungssyndrom) können als Teil eines erblichen Syndroms auftreten, das bei etwa 1 von 100.000 Menschen europäischer Abstammung auftritt. Bei diesem Syndrom fließt mehr Blut durch die Kapillaren in der Nähe der Haut als normal, was zu rosa und roten Punkten auf der Haut führt.

Sie können alleine auftreten oder andere Komplikationen dieses Syndroms haben, wie z. B. arteriovenöse Fehlbildungen (abnorme Verbindungen zwischen Arterien und Venen), die im Gehirn Kopfschmerzen und Krampfanfälle verursachen können.

Systemisches Kapillarlecksyndrom

Eine seltene Erkrankung, die als Kapillarlecksyndrom bekannt ist, umfasst undichte Kapillaren, die aufgrund eines schnellen Blutdruckabfalls zu einer ständigen verstopften Nase und Ohnmachtsanfällen führen.

Makuladegeneration

Makuladegeneration, heute die häufigste Erblindungsursache in den Vereinigten Staaten, tritt sekundär zu Schäden in den Kapillaren der Netzhaut auf.

Obwohl Kapillaren die kleinsten Blutgefäße sind, spielen sie die größte Rolle, da sie der Ort sind, an dem Sauerstoff und Kohlendioxid in allen Geweben ausgetauscht werden und an dem Nährstoffe zugeführt und Abfall aus den Zellen entfernt werden.

Kapillaren sind auch sehr wichtig in der medizinischen Diagnose und geben manchmal kritische Informationen über den Gesundheitszustand einer Person. Während man früher davon ausging, dass sie hauptsächlich für kosmetische Erkrankungen verantwortlich sind, hat sich dies geändert, als ihre Rolle bei der Makuladegeneration gefunden wurde.