Mikrocirkulace, lymfatický systém Ústav normální, patologické a klinické fyziologie 3.LF UK

Předmluva Slidy z přednášky pro 2. ročník všeobecného lékařství. Vzhledem k autorským právům nebylo možno v této veřejně šířené verzi zachovat obrazovou dokumentaci, která byla součástí přednášky. Chybějící obrázky lze najít v následujících knihách: Ganong: Přehled lékařské fyziologie Guyton, Hall: Textbook of Medical Physiology Silbernagl, Despopoulos: Atlas fyziologie člověka Uvítám jakékoliv připomínky, nejasnosti se pokusím osvětlit a dotazy zodpovědět, to vše na mailu: franek@lf3.cuni.cz. © 2004, MUDr. Miloslav Franěk, Ph.D.

I. Mikrocirkulace

Úvod mikrocirkulace plní hlavní funkci oběhového systému: výměna živin a odpadních látek s tkáněmi extrémně tenké stěny s jednou vrstvou endoteliálních buněk 1010 kapilár s povrchem 500 m2, délka jedné okolo 1 mm do 30 μm od většiny buněk

Struktura kapilárního systému arterie se větví 6-8 krát, terminální větvě průměr pod 20 μm – arterioly arterioly se větví 2-5 krát do průměru 5-9 μm – kapiláry venuly vény

Kapilární stěna 0.5 μm silná jedna vrstva buněk, vnější obal tvoří bazální membrána

Otvory ve stěně štěrbiny mezi endoteliálními buňkami, 6-7 nm (o málo menší než albumin) tvoří 0.1 % plochy kapilární stěny vesikly jsou v buňkách přítomny, ale asi nemají na transport výraznější vliv speciální typy otvorů: mozek x játra

Průtok krve kapilárou nebývá kontinuální, v závislosti na prekapilárním sfinkteru krev teče nebo neteče (změny v sekundách až minutách) hlavním regulačním faktorem množství kyslíku v tkáních hovoří-li se o průtoku, tlaku, atd. má se tedy na mysli průměrná hodnota všech kapilár v dané tkáni

Difúze přes kapilární stěnu hlavní transportní mechanismus kapilár obrovský počet částic putuje sem a tam mezi kapilárou a intersticiem

Difúze různých látek látky rozpustné v tucích: kyslík, oxid uhličitý; mohou přecházet přímo přes buněčkou membránu, a proto je jejich přestup mnohem rychlejší než látky rozpustné ve vodě: Na+, K+, Cl-, glukóza, voda; prochází pouze otvory; tok skrz ně 80x rychlejší než v kapiláře

Vliv velikosti molekul permeabilita kapiláry ve svalu látka mol. hmotnost permeabilita voda 18 1.00 NaCl 58.5 0.96 glukóza 180 0.6 hemoglobin 68000 0.01 albumin 69000 0.001

Vliv rozdílu koncentrací právě koncentrační rozdíl je „pohonem“ difúze a určuje i její směr rozdíly c v kapiláře a v intersticiu většinou nejsou nijak velké, ale pro potřeby difúze dostatečné

Intersticium a interstic. tekutina 1/6 těla tvoří mezery mezi buňkami – intersticium kolagen, proteoglykanová vlákna (98 % hyaluronová kyselina, 2 % proteiny) PG síť je velice hustá, takže tekutina zde neteče, ale spíš difunduje molekulu po molekule

„Volná“ tekutina v intersticiu malé vesikly a kanálky obrovská expanze při edémech

Síly určující pohyb přes kapilární membránu kapilární tlak: působí směrem ven z kapiláry tlak intersticiální tekutiny: dovnitř nebo ven, podle toho je-li pozitivní nebo negativní koloidně-osmotický tlak plazmy: dovnitř koloidně-osmotický tlak ICT: ven

1. Kapilární tlak (Pc) záleží na mnoha parametrech i na způsobu měření (přímá kanylace) 30-40 mm Hg na arteriálním konci 10-15 mm na venózním konci uprostřed kolem 25 mm Hg

2. Tlak IST (Pif) úzké spojení s lymfatickým systémem opět velmi záleží na metodě měření většinou se pohybuje kolem –3 mm Hg může být možná i pozitivní (1 mm Hg)

3. Koloidně osmotický tlak plazmy (Πp) totéž co onkotický tlak 28 mm Hg 19 mm Hg způsobeno proteiny 9 mm Hg kationty, které drží v plazmě díky proteinům (Donnanův efekt)

Vliv různých proteinů na Πp nezáleží ani tak na velikosti jako na počtu molekul MW g/l Πp [mmHg] Albumin 69000 45 21.8 Globuliny 140000 25 6.0 Fibrinogen 400000 3 0.2 celkem 73 28.0

4. Koloidně osmotický tlak IST (Πif) v intersticiu je asi 30 g/l proteinů (40% hodnot plazmy) jejich onkotický tlak činí asi 8 mm Hg

Pohyb přes membránu protože se významně liší kapilární tlak na arterielním a venózním konci kapiláry, je třeba tyto případy diskutovat odděleně

Arterielní konec kapiláry síly směřující ven z kapiláry: kapilární tlak 30 tlak IST 3 onkotický tlak IST 8.0 41 síly směřující do kapiláry: onkotický tlak plazmy 28 celkem 41-28=13 mmHg směrem ven z kapiláry (0.5 % plazmy)

Venózní konec kapiláry síly směřující do kapiláry: onkotický tlak plazmy 28 síly směřující ven z kapiláry: kapilární tlak 10 tlak IST 3 onkotický tlak IST 8.0 21 celkem 28-21=7 mmHg směrem do kapiláry (0.5 % plazmy)

Funkční důsledek tlak nasávající tekutinu na venózním konci je výrazně nižší ale: venózní konec má vyšší permeabilitu a proto: 90 % tekutiny, která vyteče na arterienmím konci se na venózním vrátí

Starlingova rovnováha průměrný kapilární tlak je výpočtem 17.3 mm Hg síly působící ven jsou pak Pc + Pif + Πif = 17.3 + 3 + 8 = 28.3 mm Hg směrem do kapiláry působí jen Πp = 28 celkem tedy ven 0.3 mm Hg (2 ml/min, dorovnání lymfatickým systémem)

Filtrační koeficient ze Stralingovy rovnováhy vyplývá, že 0.3 mm Hg koreluje s 2 ml/min, tedy 6.67 ml/min/mm Hg : filtrační koeficient 0.1 ml/min/mm Hg/kg průměrné tkáně pro různé tkáně různý (až 100x): mozek, sval, podkožní vazivo, střevo, ledvina, játra proteiny v IST: sval (15 g/l), podkožní vazivo (20), střevo (40), játra (60)

Porušení rovnováhy vzestup Pc o 20 mmHg (ze 17) zvýší filtrační tlak na 20.3 mmHg, tj. 68x zvýšené množstí tekutiny v ISP nestačí lymfatický systém pojmout  edémy naopak, při poklesu Pc objem IST klesá

II. Lymfatický systém

Obecné funkce alternativní cesta pro návrat tekutiny z intersticia do oběhu transport proteinů a velkých molekul z intersticia (těch, co do kapilár neprojdou) esenciální funkce hlavně [2], 24 hodin bez lymfatického systému = smrt

Anatomie lymfatických cest I. až na výjimky mají všechny tkáně pro své intersticium svou lymfatickou drenáž výjimky: povrchové vrstvy kůže, CNS, kosti (prelymfatické kanály; CSF) ductus thoracicus (DT): dolní část těla, L část hlavy, L ruka, L část hrudníku ductus lymphaticus dexter: zbytek spojení v. jug. int. a v.subclavia

Terminální lymfatické kapiláry 10 % tekutiny z kapilár se vrací do oběhu lymfou (2-3 litry/den) na rozdíl od kapilár dokážou absorbovat i velké molekuly endoteliální buňky s kotvícími filamenty do okolní tkáně

Struktury lymfatické kapiláry jednocestný ventil chlopně (překrývající se okraje endoteliálních buněk)

Složení lymfy v terminálních kapilárách je prakticky shodná se složením IST, včetně množství proteinů (20 g/l, střevo 40, játra 60) přes 60% lymfy v DT je z jater a střeva, proto v ní 30-50 g/l tuky z GIT (po jídle až 2 % lymfy) dokonce i bakterie: úloha lymfatických uzlin

Průtok lymfy cévou 100 ml/h skrz DT a 20 ml DLD, celkem 120 ml/h, tedy 2-3 l/den rychlost zásadně ovlivněna tlakem intersticiální tekutiny sigmoidea, maximální hodnota (tlak na cévy)

Faktory zvyšující Pif a tím i tok lymfy Zvýšený kapilární tlak Pokles koloidně osmotického tlaku plazmy Zvýšený koloidně osmotický tlak intersticiální tekutiny Zvýšená permeabilita kapilár

Lymfatická pumpa I. funkční segmenty oddělené chlopněmi (pozor! jiné chlopně než v terminálních kapilárách)

Lymfatická pumpa II. napnutí stěny cévy lymfou způsobí reflexní kontrakci hladkých svalů posun tekutiny do dalšího segmentu ve velkých cévách (DT) tato pumpa generuje tlak 50-100 mmHg

Externí komprese („pumpy“) kontrakce okolních kosterních svalů pohyby celého těla pulsace doprovodných arterií fyzická aktivita může zvýšit průtok lymfy až 30x

Pumpa v lymfatických kapilárách chlopně v terminálních kapilárách vlastně také slouží k posunu tekutiny endotelové buňky zřejmě obsahují aktin a myosin – rytmické kontrakce

Tok lymfy - shrnutí Q = Pif x A tlak intersticiální tekutiny (Pif) aktivita lymfatické pumpy (A) Q = Pif x A

Dynamická rovnováha I. lymfatický systém má zásadní podíl na udržování rovnováhy tří veličin: koncentrace proteinů v IST objem IST tlak IST tyto tři veličiny na sobě vzájemně závisí:

Dynamická rovnováha II. proteiny (málo), které projdou kapilárou do IST se do krevních kapilár prakticky nevracejí, tím roste Πif zvýšený Πif zvyšuje množství tekutiny filtrované z kapilár do intersticia a tím objem a tlak IST zvýšený tlak IST zvyšuje odtok lymfy

Dynamická rovnováha III. nárůst proteinů v IST nad určitou mez zvýší tlak IST a odtok lymfy tzn. vše se opět vrací k původním hodnotám životně důležitá dynamická rovnováha mezi mikrocirkulací a lymfatickým systémem

Další význam IST negativní tlak podíl na soudržnosti buněk a tkání (mimo pojivové tkáně) edémy