20.3 Háræðaskipti

20.3 Háræðaskipti

Meginhlutverk hjarta- og æðakerfisins er að flytja lofttegundir, næringarefni, úrgangsefni og önnur efni til og frá frumum líkamans. Lofttegundir og fituleysanlegar sameindir geta flætt gegnum frumuhimnur æðaþelsfrumna. Vatnsleysanlegar sameindir, svo sem glúkósi og amínósýrur, og jónir á borð við natríum, kalíum, kalsíum og klóríð fara eftir vef og háræðagerð fyrir tilstilli flutningspróteina, um millifrumugleufur eða gegnum glugga. Stærri sameindir komast greiðar um gluggaháræðar og stokkháræðar, en gegndræpi fyrir blóðvökvapróteinum er mjög mismunandi og takmarkast meðal annars af sykurhjúpi æðaþels og grunnhimnu. Sum stórsameindaefni fara gegnum æðaþelsfrumur í blöðrum með innfrumun og útfrumun. Vatn flyst bæði vegna osmósu og þrýstingsdrifinnar síunar.

Magnflæði

Magnflæði er samstillt hreyfing vökva og uppleystra efna yfir háræðavegg vegna þrýstingsmuna og flytur mun meira vökvamagn en einfalt sameindaflæði. Þegar nettókraftar beina vökva úr háræð út í millifrumurými nefnist ferlið síun. Þegar þeir beina vökva úr millifrumurými inn í háræð nefnist það endurupptaka. Vökvastöðuþrýstingur og kvoðuosmósuþrýstingur verka saman að þessum hreyfingum. Við jafnvægisaðstæður er nettósíun algeng eftir háræðinni en viðvarandi endurupptaka við bláæðaenda yfirleitt lítil; endurupptaka getur þó orðið tímabundið þegar þrýstingsskilyrði breytast.

Vökvastöðuþrýstingur

Vökvastöðuþrýstingur er þrýstingur vökva í kyrrstöðu og er mikilvægur drifkraftur vökvaflutnings milli háræða og vefja. Vökvastöðuþrýstingur blóðs er þrýstingur blóðsins á veggi æða eða hjartahólfa. Í háræð nefnist hann vökvastöðuþrýstingur háræða (CHP) og samsvarar háræðablóðþrýstingi. CHP stuðlar að flæði vökva út um háræðavegg og inn í millifrumurými.

Þegar vökvi síast úr háræð og safnast í millifrumurými hækkar vökvastöðuþrýstingur millifrumuvökvans. Þessi mótverkandi þrýstingur nefnist vökvastöðuþrýstingur millifrumuvökva (IFHP). Í mörgum vefjum er CHP hærri en IFHP og styður því nettóflæði út úr háræðum. Sogæðaháræðar taka jafnframt stöðugt við síuvökva og próteinum úr millifrumurými og hjálpa til við að halda IFHP og vefjarúmmáli innan marka. Útflæði vökva úr háræð nefnist síun.

Osmósuþrýstingur

Osmósuþrýstingur er sá þrýstingur sem þyrfti til að stöðva osmótískt flæði vatns yfir valgegndræpa himnu. Vatn færist frá svæði þar sem virkni vatns er meiri og styrkur uppleystra efna lægri að svæði þar sem virkni vatns er minni og styrkur uppleystra efna hærri. Í smáæðum er kvoðuosmósuþrýstingur, einnig nefndur onkótískur þrýstingur, einkum myndaður af próteinum. Hann vinnur gegn vökvastöðuþrýstingsdrifinni síun. Ef þrýstingsjafnvægi breytist skyndilega getur hann stuðlað að tímabundinni endurupptöku, en við jafnvægisaðstæður veldur hann yfirleitt ekki viðvarandi endurupptöku við bláæðaenda háræða.

Blóðfrumur hafa ekki bein áhrif á kvoðuosmótíska þrýstingsmuninn yfir háræðavegg. Þar skipta blóðvökvaprótein, einkum albúmín, mestu máli. Litlar jónir og sameindir fara tiltölulega greiðlega yfir margar háræðar og styrkur þeirra jafnast því að miklu leyti milli blóðvökva og millifrumuvökva; þær mynda ekki varanlegan osmótískan þrýstingsmun yfir vegginn. Blóðvökvaprótein eru leysanlegar stórsameindir en mynda vegna stærðar sinnar kvoðukennda dreifingu og fara mun hægar yfir flesta háræðaveggi.

Osmósuþrýstingur sem blóðvökvaprótein mynda nefnist kvoðuosmósuþrýstingur blóðvökva (BCOP). Hann vinnur gegn síun vatns úr æðinni. Háræðaveggurinn er þó ekki fullkomlega ógegndræpur fyrir próteinum; gegndræpi ræðst af háræðagerð, sykurhjúpi æðaþels og svonefndum endurkastsstuðli próteina. Kvoðuosmósuþrýstingur millifrumuvökva (IFCOP) ræðst af próteinum utan æðar og getur stuðlað að útflæði. Í endurskoðaða Starling-líkaninu er mikilvægasti osmótíski munurinn milli blóðvökva og próteinsnauða rýmisins rétt undir sykurhjúpnum, ekki einfaldlega milli blóðvökva og alls millifrumuvökvans. Prótein sem síast út eru að mestu flutt aftur með sogæðavökva.

Samspil vökvastöðu- og kvoðuosmósuþrýstings

Þrýstingur í hjarta- og æðakerfinu er venjulega gefinn upp í millímetrum kvikasilfurs (mm Hg). Í einföldu klassísku kennslulíkani er CHP um 35 mm Hg við slagæðaenda háræðar og lækkar eftir henni í um 18 mm Hg við bláæðaenda. Kvoðuosmósuþrýstingur blóðvökva er í líkaninu um 25 mm Hg og breytist lítið eftir háræðinni. Raunveruleg gildi og þrýstingsfall eru mismunandi eftir vef, líkamsstöðu, æðatóni og ástandi einstaklings.

Nettósíunarþrýstingur (NFP) lýsir stefnu þess heildarþrýstings sem stýrir vökvaflæði yfir háræðavegg. Í klassísku fullu Starling-líkaninu er hann nálgaður sem (CHP − IFHP) − (BCOP − IFCOP). Jákvætt gildi táknar nettósíun út úr háræð og neikvætt gildi nettóendurupptöku. Vökvamagnið sem flyst ræðst einnig af síunarstuðli háræðaveggjarins og próteinendurkaststuðli hans. Einfalda myndlíkan bókarinnar sleppir millifrumuþrýstingunum og notar því CHP − BCOP.

Hlutverk sogæðaháræða

Við jafnvægisaðstæður síast vökvi úr flestum háræðum eftir allri lengd þeirra og sogæðakerfið er meginleið hans aftur til blóðrásar. Heildarmagn er breytilegt eftir vefjum og ástandi, en hjá fullorðnum skilar sogæðakerfið venjulega nokkrum lítrum af vökva á sólarhring ásamt próteinum og öðrum stórsameindum. Sogæðaháræðar byrja blindar í vefjum og hafa mjög þunna veggi með skörun milli æðaþelsfrumna sem opnast fyrir vökva, prótein og frumur. Safnæðar sogæðakerfis hafa síðan lokur sem styðja einstefnuflæði. Hægri sogæðagangur og brjóstgangur losa sogæðavökvann inn í bláæðakerfið við sitt hvort mót viðbeinsbláæðar og innri hóstarbláæðar. Sogæðavökvi á uppruna sinn í síuðum blóðvökva en er ekki einfaldlega endurunninn blóðvökvi; samsetning hans breytist í vefjum og getur meðal annars innihaldið prótein, fitu og ónæmisfrumur.