Kapillaren und Stoffaustausch
Wie Bau der Kapillarwand und das Gleichgewicht der Starling-Kräfte bestimmen, welche Stoffe und wie viel Flüssigkeit zwischen Blut und Gewebe wechseln.
Das Wichtigste in Kürze
- Kapillaren sind der Hauptort des Stoffaustauschs zwischen Blut und Gewebe, gesteuert durch Wandbau und Starling-Kräfte.
- Fenestriertes Endothel haben Dünndarmschleimhaut, Pankreasinseln und Nierenglomeruli; Sinusoide finden sich in Leber und Knochenmark; die Großhirnrinde hat kontinuierliches Endothel.
- Den Ausstrom fördern der intrakapilläre hydrostatische Druck und der interstitielle kolloidosmotische Druck; der kolloidosmotische Druck des Plasmas fördert den Einstrom.
- Weil der hydrostatische Druck entlang der Kapillare abfällt, wird arteriell filtriert und venös reabsorbiert; der Rest fließt über die Lymphe ab.
- Sinkendes Albumin schwächt die Reabsorption und fördert die Filtration, es entstehen Ödeme.
- Interstitielle Flüssigkeit enthält weniger Eiweiß als Plasma und normalerweise keine Erythrozyten.
Worum es geht
In den Kapillaren gelangen Sauerstoff, Nährstoffe und Arzneistoffe aus dem Blut ins Gewebe. Wie durchlässig die Wand ist und wohin Wasser strömt, bestimmen Kapillartyp und Starling-Kräfte. Das erklärt etwa, warum bei Eiweißmangel Ödeme entstehen.
Kapillaren als Austauschort
Arterien und Venen transportieren das Blut nur. Der Stoffaustausch zwischen Blut und Gewebe findet hauptsächlich in den Kapillaren statt. Ihre Wand besteht im Wesentlichen aus Endothel und Basalmembran (Wandbau der Blutgefäße). Die Diffusionsstrecke ist dadurch sehr kurz.
Kapillartypen
Wie durchlässig eine Kapillare ist, hängt vom Bau ihres Endothels ab. Man unterscheidet drei Typen.
| Typ | Bau | Beispielorgane |
|---|---|---|
| kontinuierlich | geschlossenes Endothel mit Tight Junctions, durchgehende Basalmembran | Großhirnrinde |
| fenestriert | Endothel mit Poren (Fenestrae), oft mit Diaphragma | Dünndarmschleimhaut, Pankreasinseln, Nierenglomeruli |
| Sinusoid | weites Lumen, große Lücken, lückenhafte Basalmembran | Leber, Knochenmark |
Fenestriertes Endothel lässt hydrophile Moleküle rasch passieren. Das passt zu Organen, die viel resorbieren, filtrieren oder Hormone ins Blut abgeben. Im Sinusoid treten hydrophile Moleküle durch Fenster und Poren, im Knochenmark sogar neue Blutzellen. Die Kapillaren der Großhirnrinde sind dagegen nicht fenestriert. Ihr geschlossenes Endothel bildet die Blut-Hirn-Schranke.
Starling-Kräfte
Am Kapillarbett wirken vier Drücke, die Starling-Kräfte. Den Ausstrom fördern der hydrostatische Druck in der Kapillare und der kolloidosmotische Druck des Interstitiums. Den Einstrom fördern der kolloidosmotische Druck des Plasmas und der geringe hydrostatische Druck im Gewebe.
Der kolloidosmotische Druck ist der Anteil des osmotischen Drucks, den Proteine erzeugen. Er hängt wesentlich von der Proteinkonzentration ab, im Plasma vor allem vom Albumin (Plasmaproteine).
\[P_{eff} = (P_K - P_I) - (\pi_K - \pi_I)\]
\(P_K\), \(P_I\): hydrostatischer Druck in Kapillare und Interstitium; \(\pi_K\), \(\pi_I\): kolloidosmotischer Druck dort, alle in mmHg. Positives \(P_{eff}\) bedeutet Filtration, negatives Reabsorption.
Arteriell liegt der hydrostatische Kapillardruck bei etwa 35 mmHg, venös nur bei etwa 15 mmHg. Die kolloidosmotische Differenz von rund 25 mmHg bleibt fast gleich. Deshalb wird am arteriellen Ende filtriert und am venösen reabsorbiert.
Im Schema des Kapillarbetts zeigen Pfeile nach außen am arteriellen Ende die Filtration, Pfeile nach innen am venösen Ende die Reabsorption. Ein kleiner Überschuss bleibt im Gewebe und fließt über die Lymphe ab.
Sinkt das Plasmaalbumin, etwa bei Leberzirrhose, wird der Sog nach innen schwächer. Die Reabsorption nimmt ab, die Filtration zu, und es entstehen Ödeme. Steigendes Albumin bremst umgekehrt den Ausstrom.
Interstitielle Flüssigkeit
Die interstitielle Flüssigkeit füllt den Raum zwischen den Zellen. Sie entsteht durch Filtration aus den Kapillaren. Weil die Kapillarwand Proteine weitgehend zurückhält, enthält sie weniger Eiweiß als das Plasma. Erythrozyten passieren die Wand nicht, die interstitielle Flüssigkeit ist daher normalerweise frei von Erythrozyten.
Quiz
Aussage 1
Der kolloidosmotische Druck der interstitiellen Flüssigkeit wirkt dem Flüssigkeitsaustritt aus der Kapillare entgegen.
Die Proteine im Interstitium ziehen Wasser nach außen und fördern damit den Ausstrom. Dem Austritt wirkt der kolloidosmotische Druck des Plasmas entgegen.
Aussage 2
Die Kapillaren der Langerhans-Inseln des Pankreas besitzen ein fenestriertes Endothel.
Die Inselkapillaren haben Poren im Endothel, durch die Hormone rasch ins Blut gelangen.
Aussage 3
Sinkt der Albumingehalt des Plasmas, nimmt die Filtration ins Interstitium zu.
Weniger Albumin senkt den kolloidosmotischen Sog des Plasmas. Die Reabsorption nimmt ab, die Filtration zu, es können Ödeme entstehen.
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