Kapillärstruktur och funktion i kroppen

Kapillärer är de minsta blodkärlen i kroppen och förbinder de minsta artärerna till de minsta venerna. Dessa kärl kallas ofta för "mikrocirkulationen".

Endast två lager av celler tjocka, syftet med kapillärer är att spela den centrala rollen i cirkulationen, leverera syre i blodet till vävnaderna och plocka upp koldioxid som ska elimineras. De är också platsen där näringsämnen levereras för att mata alla kroppens celler.

Det finns tre primära typer av kapillärer - kontinuerliga, fenestrerade och diskontinuerliga eller sinusformade som finns i olika delar av kroppen, och specialkapillärer i hjärnan utgör blod-hjärnbarriären.

Tester som utvärderar kapillärerna är viktiga för att bedöma människor medicinskt och det finns flera medicinska tillstånd associerade med dessa kärl.

Strukturera

Kapillärerna är mycket tunna, cirka 5 mikrometer i diameter och består av endast två lager av celler - ett inre lager av endotelceller och ett yttre lager av epitelceller. De är så små att röda blodkroppar behöver strömma genom dem.

Det har uppskattats att det finns 40 miljarder kapillärer i den genomsnittliga människokroppen. Omkring detta cellskikt finns något som kallas basalmembranet, ett proteinlager som omger kapillären.

Om alla kapillärer i människokroppen var uppradade i en enda fil, skulle linjen sträcka sig över 100.000 miles.

Kapillärer i cirkulationssystemet

Kapillärer kan ses som den centrala delen av cirkulationen. Blod lämnar hjärtat genom aorta och lungartärer som reser till resten av kroppen respektive till lungorna.

Dessa stora artärer blir mindre arterioler och smalar så småningom för att bilda kapillärbädden. Från kapillärerna strömmar blod in i de mindre venerna och sedan in i venerna och strömmar tillbaka till hjärtat.

Antal kapillärer varierar efter vävnadstyp

Antalet kapillärer i en vävnad kan variera mycket. Visst är lungorna packade med kapillärer som omger alveolerna för att plocka upp syre och släppa av koldioxid. Utanför lungorna är kapillärer rikligare i vävnader som är mer metaboliskt aktiva.

Typer av kapillärer

Det finns tre primära typer av kapillärer i cirkulationen:

• Kontinuerlig: Dessa kapillärer har inga perforeringar och tillåter endast små molekyler att passera igenom. De finns i muskler, hud, fett och nervvävnad.
• Fenestrerad: Dessa kapillärer har små porer som släpper igenom små molekyler och ligger i tarmarna, njurarna och endokrina körtlarna.
• Sinusformad eller diskontinuerlig: Dessa kapillärer har stora öppna porer - tillräckligt stora för att släppa igenom en blodkropp. De finns i benmärgen, lymfkörtlarna och mjälten och är i huvudsak den "läckaste" av kapillärerna.

Blod-hjärnbarriär

I centrala nervsystemet utgör kapillärerna det som kallas blod-hjärnbarriären. Denna barriär begränsar toxinernas (och tyvärr många kemoterapimedel och andra mediciner) förmåga att passera in i hjärnan.

Att leta efter läkemedel som kan passera genom blod-hjärnbarriären och därmed behandla tillstånd som hjärnmetastaser från ett antal cancerformer är ett aktivt forskningsområde.

Fungera

Kapillärerna är ansvariga för att underlätta transport och utbyte av gaser, vätskor och näringsämnen i kroppen. Medan artärerna och arteriolerna fungerar för att transportera dessa produkter till kapillärerna, är det på nivån av kapillärerna där utbytet sker.

Kapillärerna fungerar också för att ta emot koldioxid och avfallsprodukter som sedan levereras till njurarna och levern (för avfall) och lungorna (för utandning av koldioxid).

Gasutbyte

I lungorna diffunderar syre från alveolerna till kapillärer som ska fästas vid hemoglobin och transporteras genom kroppen. Koldioxid (från deoxigenerat blod) strömmar i sin tur från kapillärerna tillbaka till alveolerna för att andas ut i miljön.

Vätske- och näringsutbyte

På samma sätt diffunderar vätskor och näringsämnen genom selektivt permeabla kapillärer in i kroppens vävnader och avfallsprodukter tas upp i kapillärerna för att transporteras genom vener till njurarna och levern där de därmed bearbetas och elimineras från kroppen.

Blodflöde genom kapillärer

Eftersom blodflödet genom kapillärerna spelar en så viktig roll för att underhålla kroppen, kanske du undrar vad som händer när blodflödet förändras, till exempel om ditt blodtryck skulle sjunka (hypotoni).

Kapillärbäddar regleras genom något som kallas autoregulering, så att om blodtrycket skulle sjunka, kommer flöde genom kapillärerna att fortsätta att ge syre och näringsämnen till kroppens vävnader. Under träning rekryteras fler kapillärbäddar i lungorna för att förbereda sig för ett ökat syrebehov i kroppens vävnader.

Blodflödet i kapillärerna styrs av precapillära sfinkter. En precapillär sfinkter är muskelfibrerna som styr blodrörelsen mellan arteriolerna och kapillärerna.

Kapillär mikrocirkulation

Reglering av vätskerörelse mellan kapillärerna och de omgivande interstitiella vävnaderna bestäms av balansen mellan två krafter: det hydrostatiska trycket och det osmotiska trycket.

På den arteriella sidan av kapillären är det hydrostatiska trycket (trycket som kommer från hjärtat som pumpar blod och artärernas elasticitet) högt. Eftersom kapillärerna är "läckande" tvingar detta tryck vätska och näringsämnen mot kapillärväggarna och ut i det interstitiella utrymmet och vävnaderna.

På venärsidan av kapillären har det hydrostatiska trycket sjunkit avsevärt. Vid denna tidpunkt är det det osmotiska trycket hos vätskan i kapillären (på grund av närvaron av salter och proteiner i blodet) som drar tillbaka vätskor in i kapillären.

Osmotiskt tryck kallas också onkotiskt tryck och är det som drar vätskor och avfallsprodukter ur vävnaderna och in i kapillären för att återföras till blodomloppet (och sedan levereras till njurarna bland andra platser).

Medicinsk betydelse

Kapillärer är viktiga medicinskt på många sätt, och det finns sätt att du faktiskt indirekt kan observera dessa små blodkärl.

Hudblanchering

Om du någonsin undrat varför din hud blir vit när du sätter press på den är svaret kapillärerna. Ett tryck på huden pressar blod ut ur kapillärerna, vilket resulterar i ett blekande eller blekt utseende när trycket avlägsnas.

Petechiae

Om du får utslag kan en läkare trycka på din hud för att se om fläckarna blir vita. När kapillärer bryts läcker blodet in i huden och de röda fläckarna förblir jämna med tryck. Dessa kallas petechiae och är förknippade med andra tillstånd än utslag som blancherar med tryck.

Kapillär påfyllning

Läkare letar ofta efter "kapillärpåfyllning". Detta testas genom att observera hur snabbt huden blir rosa igen efter att trycket släppts och kan ge en uppfattning om vävnadens hälsa.

Ett exempel på denna användning kan vara hos personer med brännskador. En andra graders brännskada kan avslöja att kapillärpåfyllning är något fördröjd, men vid en tredje graders brännskada skulle det inte finnas någon kapillärpåfyllning alls.

Räddningspersonal kontrollerar ofta kapillärpåfyllning genom att trycka på en nagel eller tånagel, släppa sedan trycket och väntar på att se hur lång tid det tar innan nagelsängen verkar rosa igen. Om färgen återkommer inom två sekunder (den tid det tar att säga kapillärpåfyllning) är cirkulationen till armen eller benet troligen OK.

Om kapillärpåfyllning tar mer än två sekunder äventyras troligen cirkulationen av lemmen och anses vara en nödsituation. Det finns andra inställningar där kapillärpåfyllning också är försenad, till exempel vid uttorkning.

Tredje avståndet och kapillärpermeabilitet

Du kan höra läkare prata om ett fenomen som kallas "tredje avståndet". Kapillärpermeabilitet avser vätskans förmåga att passera ut ur kapillärerna till omgivande vävnader.

Kapillärpermeabilitet kan ökas av cytokiner (leukotriener, histaminer och prostaglandiner) som frigörs av celler i immunsystemet. Den ökade vätskan (tredje avståndet) lokalt kan leda till nässelfeber. När någon är väldigt sjuk kan detta tredje avstånd på grund av läckande kapillärer vara utbrett, vilket ger deras kropp ett svullet utseende.

Kapillärblodprover

För det mesta när du får ditt blod att ta, kommer en tekniker att ta blod från en ven i armen. Kapillärblod kan också användas för att göra vissa blodprov, till exempel för dem som övervakar blodsockret. En lansett används för att skära av fingret (kapillärer) och kan användas för att testa blodsocker och blodets pH.

Associerade villkor

Det finns flera vanliga och ovanliga tillstånd som involverar kapillärerna.

Portvinfläck (födelsemärke)

En liten andel av barnen föds med "födelsemärken" som består av ett område med röd eller lila hud relaterad till utvidgade kapillärer. De flesta portvinfläckar är ett kosmetiskt problem snarare än ett medicinskt problem, men de kan blöda lätt när de är irriterade.

Kapillär missbildning

Kapillärmissbildning (arteriovenöst missbildningssyndrom) kan förekomma som en del av ett ärftligt syndrom som finns hos ungefär 1 av 100 000 personer av europeisk härkomst. I detta syndrom finns det mer blodflöde än normalt genom kapillärerna nära huden, vilket resulterar i rosa och röda prickar på huden.

Det kan förekomma ensamt, eller så kan människor ha andra komplikationer av detta syndrom, såsom arteriovenösa missbildningar (onormala kopplingar mellan artärer och vener), som i hjärnan kan orsaka huvudvärk och kramper.

Systemiskt kapillärläckagesyndrom

En sällsynt sjukdom som kallas kapillärläckagesyndrom involverar läckande kapillärer som resulterar i konstant nästäppa och episoder av svimning på grund av snabba blodtrycksfall.

Makuladegeneration

Makuladegeneration, nu den främsta orsaken till blindhet i USA, inträffar sekundärt för skador i näthinnans kapillärer.

Ett ord från Verywell

Även om de minsta blodkärlen spelar kapillärer den största rollen i att vara platsen där syre och koldioxid utbyts i alla vävnader och där näringsämnen levereras och avfall tas bort från celler.

Kapillärer är också mycket viktiga vid medicinsk diagnos och ger ibland kritisk information om en persons medicinska tillstånd. Medan man en gång trodde vara ansvarig för främst kosmetiska tillstånd förändrades det eftersom deras roll i makuladegeneration hittades.