Gå tilbake

 

Vanntransport i kapillærer og lymfesystem

 

Tre typer av kapillærer:

 

1. Kontinuerlige kapillærer (muskler, CNS, tarm). Liten diffusjonsbarriere. Har en glycocalyx.

 

2. Fenestrerte kapillærer (nyre (nefron), eksokrine kjertler (pancreas), tarm)

 

3. Diskontinuerlige kapillærene (lever, milt, benmarg)

 

Bevegelse av væske over kapillærveggen er bestemt av flere fysiske faktorer:

 

1. Hydrostatisk trykk i kapillærene

2. Hydrostatisk trykk i vevsinterstitiet

3. Osmotiske trykket i kapillærene (kolloid osmotisk trykk)

4. Osmotisk trykk i interstitium

5. Kapillærveggens egenskaper (permeabilitet)

 

(interstitium er bindevevet som ligger mellom organets funksjonelle enheter)

 

 

Starling formelen

 

Vi husker Darcys lov (ΔP=R x F) som formelen som forklarte forholdet mellom trykkgradient, blodstrøm og motstand. Vi husker også C=1/R og dette gjør at vi kan skrive om formelen til F=C x ΔP.

Når vi snakker om transport av stoffer over en membran, bruker vi ordet flux (flow). Vi kan bruke F=C x ΔP til å danne Starling formelen. Stoffer som ikke får diffundere fritt, gjerne proteiner, er de stoffene som er vesentlige for denne formelen. Ioner kan diffundere fritt og er derfor ikke med i denne formelen.

 

Starling formelen

Fv = filtrasjonsrate (også kjent som netto væskeflux (J))

A = overflateareal

LP = hydraulisk konduktans (filtrasjons konstant)

σ = refleksjons koeffisient

PC-Pi (ΔP)= hydrostatisk trykk (intra-kapillært minus interstitielt)

πCi (Δπ)= kolloidosmotisk trykk (intra-kapillært minus interstitielt)

 

Macintosh HD:Users:ErikMork:Desktop:Skjermbilde 2014-03-16 kl. 13.32.47.png

Hele parentesen blir ofte kalt ”nett driving force” (NDF) og er bestemmende for hvilken vei væsken går, dvs. om den blir filtrert (rød pil) eller re-absorbert (sort pil). Er NDF<0 (negativ) har vi en re-absorbsjon, er NDF>0 (positiv) har vi en filtrasjon. De fire trykkverdiene kalles også for Starling trykk. Så lenge NDF0, vil for eksempel en dobling av LP eller A, doble filtrasjonsraten.

Hydrostatisk trykk (rød pil) favoriserer filtrasjon fordi PC er større enn Pi. Kolloid osmotisk trykk (sort pil) favoriserer re-absorbsjon fordi πC er større enn πi.

PC kan også reguleres og dette er viktig i reguleringen av hva som går inn og ut av kapillærene. Nervene kan gjøre denne reguleringen ved for eksempel en vasodilatasjon slik at mer blod kommer til kapillæren og PC øker.

Det er viktig å merke seg at kapillær hydrostatisk trykk (PC) vil falle fra arteriesiden til venesiden pga. kapillærmotstand. Interstitielt kolloid osmotisk trykk vil øke Dette betyr at filtrasjon er best på den arteriole enden av kapillærsengen.

 

 

Kapillært blodtrykk (PC)

Interstitielt blodtrykk (Pi)

Kolloid osmotisk trykk, kapillær (πC)

Kolloid osmotisk trykk, interstitielt

(πi)

Netto kraft

Arteriell ende

35 mmHg

-2 mmHg

28 mmHg

O,1 mmHg

9 mmHg

Venular ende

15 mmHg

-2 mmHg

28 mmHg

3 mmHg

-8 mmHg

 

Hydraulisk konduktans (LP) reflekterer permeabiliteten til kapillærveggen (tykkelse, antall porer osv.). Fenestrerte kapillærer har en høyere LP enn kontinuerte. Enkelte stoffer som histamin, bradykinin og leukotriener vil øke LP.

 

Overflateareal (A) er relatert til karlengde, diameter og antall blodkar som kan utveksle stoffer. Enkelte steder i kroppen (som ved skjelettmuskler) er overflatearealet dynamisk noe som betyr at ved trening kan antall kapillærer øke (kapillær rekruttering) for å øke næringstilførselen til disse musklene.

 

Refleksjons koeffisienten (σ) beskriver i hvilken grad en semipermeabel membran ekskluderer eller ”reflekterer” protein mens vann går gjennom barrieren. En ser på forskjellen i kolloid osmotisk trykk mellom kapillære og interstitium som deltagende i drivtrykket over membranen. Denne er avhengig av molekylær selektivitet av membranen. Er σ=0 er det full åpning for et stoff til å bevege seg over membranen med vann og vi har ikke en osmotisk gradient. Er σ=1 er det full stop for et stoff (protein) og vann beveger seg over membranen alene. Da har vi et ideelt osmotisk trykk.

 

σ er alltid mellom 0 og 1.

 

Vi nevnte at ioner ikke er med i Starling lingningen, fordi deres σ=0.

Kontinuerte kapillærer har en σ>0,9, mens diskontinuerte og fenestrerte har en lav σ.

Macintosh HD:Users:ErikMork:Desktop:Skjermbilde 2014-03-16 kl. 14.40.06.png

 

Regulering av PC og vasokonstriksjon

 

Vi snakket tidligere om at PC vil synke fra arteriesiden til venesiden av kapillærsengen, og dette resulterte i at filtrasjonen var størst på arteriesiden. Vi nevnte også at PC er den delen av NDF som kan reguleres og dette ser vi av grafene under. Graf a viser til første setning. Graf b viser den tidlige effekten av prekapillær vasokonstriksjon, før interstitielle krefter har endret seg. Vi ser at PC faller kraftig fordi radius minker og dermed øker motstand (husk R 1/r4, Hagen-Poiseuilles lov). Filtrasjon faller kraftig og vi går over til en negativ NDF (re-absorbsjon) også kjent som netto filtrasjonstrykk. Graf c viser hva som gjøres for å gjenoppnå filtrasjon etter vasokonstriksjonen. πi øker slik at Δπ faller og Pi minker, slik at ΔP øker. Dette gir en liten grad av filtrasjon.

 

I punktet der ΔP og Δπ er like, er NDF=0 og vi har ingen netto væskebevegelse.

Macintosh HD:Users:ErikMork:Desktop:Skjermbilde 2014-03-16 kl. 14.53.00.png

Mean capillary pressure (PC)

 

PC vil som sagt falle fra arterieside til veneside av kapillæren, men så vil den også gjøre i et kar som går fra å være i en vasodilatasjon til en vasokonstriksjon. Midt i kapillæret kan vi måle snitt PC. Denne formelen er egentlig Darcys lov brukt to ganger, en for arterien og en for venen.

Som vi ser vil en økning av venøst trykk øke PC i større grad enn en tilsvarende økning av arterielt trykk. Grunnen til dette er at postkapillær motstand er mye lavere en prekapillær.

Macintosh HD:Users:ErikMork:Desktop:Skjermbilde 2014-03-16 kl. 15.43.10.png

 

Darcys lov brukt to ganger. Denne viser hvordan kapillærtrykket endres.

Organisering av interstitiell matrix

Macintosh HD:Users:ErikMork:Desktop:Skjermbilde 2014-03-16 kl. 16.02.59.pngMacintosh HD:Users:ErikMork:Desktop:Skjermbilde 2014-03-16 kl. 16.29.06.png

Sirkulasjon av ekstracellulær væske

 

Ekstracellulær væske beveger seg i ”3 convective loops”.

 

1. C

2. ardiovascular loop. Dersom vi antar at CO er 5 L/min, vil CO for en hel dag være 50L/min x 60 x 24 = 7200 L/dag. Hos menn er hematokrit nivået ca. 55%, noe som gir 7200 L/dag x 0,55 4000 L/dag.

3. Transvascular loop. Dette er punktet der blodet har nådd kapillærsengen og stoffer utveksles. Mesteparten av stoffene som utveksles vil gå tilbake igjen til blodet på venulærsiden (nesten 90 %). Det er estimert at alle kapillærvev (unntatt nyrevevet) filtrerer 20 L/dag (overestimat).

4. Lymphatic loop. Av de 20 L/dag, vil kun 2-4 L bli tatt opp i lymfesystemet (overestimat). 0,2% forsvinner til interstitiet (mer riktig). 4000 L x 0,002 = 8 L. 8 L/dag blir tatt opp til interstitet.

 

Kylomikroner fra tarm (med mye fett) gir en hvitfarget lymfe. Kan være et tegn på chylothorax dersom den lekker og vi tar prøver.

 

Lymfesystemets funksjon:

 

1. Bevaring av væskebalanse

2. Ernæringsfunksjon (chylomikorner som sendes fra tarm til lever)

3. Forsvar mot infeksjon (immunforsvar)

 

Interstitielle væskevolum er ca. 12 L. Væskebalanse er gjellende hvis filtrasjon=re-absorbsjon + lymfedrenasje

 

Ødem

 

Opphoping/overskudd av interstitiell væske kalles ødem og kommer som oftest av at filtrasjon er høyere enn re-absorbsjon og lymfatisk flow tilbake til sirkulasjonen. Sagt på en annen måte: dersom net-filtrasjon > lymfedrenasje, kan ødem oppstå.

 

Ødem i lungene og subcutant ødem er vanligst. Re-absorbsjon er avhengig av lymfatisk flow for å hindre ødem ettersom re-absorbsjonsraten er tregere enn filtrasjonsraten.

 

Macintosh HD:Users:ErikMork:Desktop:Skjermbilde 2014-03-24 kl. 11.22.51.png

 

Starling formel

 

 

Årsaker til ødem:

 

1. Økt kapillært trykk (Starling formel)

 

Kan komme av:

-    Hjertesvikt. Problemer med å pumpe blod tilbake til hjertet øker det venøse trykket og dermed også kapillærtrykket PC. Samtidig vil mindre blod til nyrene etter en evt. hjertesvikt senke GFR og dette ledere til at vi har en større reabsorpsjon av salter og vann fra tubulus for å øke blodvolum og blodtrykk. Dette vil øke PC ytterligere og dermed gagne filtrasjon og øke ødemdannelse. Mindre blod til nyren vil også aktivere juxtaglomerulære celler til å produserer renin (mindre strekk i lokale baroreseptorer, nedsatt GFR så mindre NaCl til MD som også aktiverer renin og sympatisk stimulering fra baroreseptorer som sier at trykket har falt.). Renindannelse gir dannelse av AII som igjen gir dannelse av aldosteron. Aldosteron gagner også salt og vann reabsorpsjon.

-    økt blodvolum. Underbygger de to forrige punktene

-    overvæsking.

-    nyresvikt/nyresykdom. Mange nyreskader vil også gagne reopptak av salter og vann. Dermed vil ECV og blodplasma øke. Vi får da ECV-ødem og øktblodvolum/-trykk.

-    inkompetente veneklaffer

-    bentrombose og venøs obstruksjon (økt postkapillært trykk). Venøs obstruksjon kan oppstå ved at leverchirrosen blokkerer abdominal venøs drenasje (v. porta) og dermed øke PC og senke plasma kolloid osmotisk trykk (nedsatt protein i plasma). Væskefylling av intraabdominale områder gir ascites.

 

2. Redusert plasma kolloid osmotisk trykk (vil gi økt NDF og dermed økt Fv)

 

Kan komme av:

-    hypoprotinemi (lavt proteinnivå). Hypoprotinemi kan gi ascites (ansamling av væske i bukhulen). Kan igjen komme av

o   Nefrotisk syndrom. Proteiner lekker ut i filtratet/urinen (pga. ødelagt membran) slik at plasma urin går ned. Vi finner da forhøydede mengder protein i urinen. Siden det er mindre protein i blodet, vil det kolloid osmotiske trykket her falle, og filtrasjon over til interstitium øker. Ødem oppstår.

o   Leverchirrose gir ødelagt parenchym og tap av proteiner (hovedsakelig albumin). Leveren lager proteiner.

o   For lite proteiner gjennom kosten (”malnutrition”/feilnæring)

 

3. Forandringer i LP og refleksjons koeffisient (σ), dvs. kapillær permeabilitet.

 

Kan komme av:

-          Inflammasjonstilstander og vevskade (brannskader). Inflammatorisk ødem i hud (urticaria). Økt kapillærlekkasje/permeabilitet og dermed økt proteinlekkasje. Gir et ”sug” fra interstitiet og øker ødem.

-          Histamin, bradykinin og leukotriener

 

5. Lymfekar-insuffisiens. Lymfevæske fjernes ikke effektivt. Da vil plasmaproteiner lekke inn til intersititum og siden de ikke kan fjernes på noen måte vil de øke det kolloid osmotiske trykket i interstitium. Dette vil gagne filtrasjonen og mer væske tas fra kapillærene. Lymfecancer kan gi blokade som igjen kan føre til ødem (lymfeødem). Hos kvinner kan brystkreft gi lymfekreft ved at lymfedrenasje fra armen senkes (ødem i arm). Elefantiasis er en sykdom som kommer av lymfeblokade.

Primær(genetisk). Sekundær til kreftbehandling eller filariasis (u-land)

 

 

Frakt av lymfe

 

Vitsen med å frakte lymfe er å returnere interstitiell væske tilbake til blodet når mengden er for stor (sammen med re-absorbsjon). Karene opprettes ved at endotelceller danner tynn-veggete kanaler blindt i vevet, som lenger vekk fra kapillærnettverket danner større lymfekar. Den initiale lymfestrukturen/terminale lymfestrukturen (lymphatics) er lik kapillærene, men med mange interendoteliale junctions. Disse junctions fungerer som en-veis mikroklaffer, også kjent som primær klaffer. Ankerfilamenter binder terminale lymfestrukturer til bindevevet rundt.

 

Den initiale lymfestrukturen har få tight-juntions som binder naboceller sammen. Derfor kan flapper av endotelceller overlappe hverandre og fungere som primærklaffene vi nevnte ovenfor. En trykkgradient fra interstitiell væske til lymfatisk væske deformerer endotelcellene slik at primærklaffene åpnes. Sekundærklaffene er da lukket. Eksternt trykk fra bl.a. skjelettmuskler lukker primærklaffene og dette vil åpne sekundærklaffene.

Samle-lymfestrukturer (lymphatics) har samme oppbygning som små vener: endotel med små mengder glatt muskel (se pil). Langs disse karene har vi lymfeknuter.

 

I venen har vi stor lymfekar (large lymphatics) med sekundære klaffer som hindrer retrograd flow. Disse har også glatt muskel i endotelet. Disse tømmer seg i v. subclavia dex. og sin.

 

De fleste organer inneholder både terminale- og samle-lymphatics, men skjelettmuskler har bare terminale. Vi har ikke lymfesystem i øyet eller hjernen.

 

Gå tilbake