Aufbau und Funktion der Blutgefässe

Diskontinuierliches Endothel besitzt Gruppen besonders großer transzellulärer Poren, z.T. sogar ohne Diaphragma und Basalmembran

Kontinuierliche Kapillaren: Unregelmässige Lücken erlauben nur z.T. parazelullären Transport

Fenestrierte Kapillaren: Durchtritt von Wasser und hydrophilen Molekülen möglich, von Plasmaproteinen jedoch erschwert wegen ihrer negativen Ladung

Diskontiuierliche Kapillaren/Sinusoide: Durchtritt von Makromolekülen möglich

Die kontinuierlichen Kapillaren des Gehirns weisen besonders viele und dichte Tight junctions auf, so dass der parazelluläreTransportweg verschlossen ist. Auf diese Weise ist das Endothel maßgeblich an der Blut-Hirn-Schranke beteiligt!

Definition: Venöse Gefässe, die sich zwischen Kapillaren und dem Venensystem befinden

Aufbau: Verändert sich kontinuierlich im Verlauf: 

• Postkapilläre Venolen: Aufbau ähnelt eher Kapillaren (-> Hohe Permeabilität -> Stoffaustausch)
• Sammelvenolen: Aufbau kann bereits grösseren Blutgefässen ähneln (dreischichtig)

Funktionell besondere Venolen: Hochendotheliale Venolen besitzen spezielle Oberflächenmoleküle zur Erkennung von Leukozyten -> Ort der Leukozytenmigration in bzw. aus lymphatischen Organen

• Präkapilläre Spinkter: Vermehrte zirkulär angeordnete Muskelzellen am Übergang der Metarteriole zur Kapillare
• Arteriovenöse Anastomose: Direkte Verbindung zwischen arteriellem und venösem Schenkel des Kapillarbettes (unter Umgehung des Kapillarbettes)
• Sperrarterien: Arterien mit subendothelialen (Längs‑)Muskelbündeln vor einem Kapillarbett
• Drosselvenen: Venen mit (Längs‑)Muskelpolstern unter der Intima

Regulation der Durchblutung des nachfolgenden Kapillarbettes mittels Kontraktion bzw. Entspannung des Sphinkters

Mediamuskulatur ist durch Kontraktion bzw. Entspannung in der Lage, die Lumenweite der arteriovenösen Anastomose zu regulieren → Regulierung ihres Strömungswiderstandes → Regulation der Durchblutung der arteriovenösen Anastomose → Umgehung (geöffnete Anastomose) oder Durchblutung (geschlossene Anastomose) des nachgeschalteten Kapillarbettes

Besonderes Vorkommen: Haut (zur Thermoregulation)

Funktion: Kontraktion der glatten Muskelzellen vermindert Gefäßlumen → Erhöhung des Strömungswiderstandes → Drosselung bzw. Sperrung der Durchblutung des nachgeschalteten Kapillargebiets

Besonderes Vorkommen: Endokrine Organe und Genitalien

Funktion: Kontraktion der Muskelpolster → Aktive Veränderung des Gefäßlumens → Veränderung des Strömungswiderstandes→ Sperrung/Drosselung des Blutabflusses

Besonderes Vorkommen: Endokrine Organe und Genitalien

Der Austausch verschiedener Stoffe in der Endstrombahn basiert vor allem auf Diffusion, stoffabhängig auch auf Filtration und Reabsorption

Effektiver Filtrationsdruck: Peff = (PKap+ πGew − PGew − πKap) 

• Einheiten: V = pro Minute filtriertes Volumen [l/min]; Peff = Effektiver Filtrationsdruck [mmHg]; PKap = Hydrostatischer Druck in den Kapillaren [mmHg];PGew = Hydrostatischer Druck im Gewebe/Interstitium [mmHg]; πKap = Kolloidosmotischer Druck in den Kapillaren [mmHg];πGew = Kolloidosmotischer Druck im Gewebe/Interstitium [mmHg]; K = Filtrationskoeffizient 
• Bestimmung der Flussrichtung beim Stoffaustausch
  • Filtration bei: (PKap + πGew) > (PGew +πKap)
  • Reabsorption bei: (PKap + πGew) < (PGew +πKap)

Das Vorzeichen des effektiven Filtrationsdrucks gibt quasi die Flussrichtung beim Stoffaustausch an. Ist das Vorzeichen des effektiven Filtrationsdruck positiv, wird Flüssigkeit aus dem Gefäß ins Gewebe filtriert. Ist das Vorzeichen hingegen negativ, wird Flüssigkeit aus dem Gewebe in das Gefäß reabsorbiert!

Starling-Filtrationsformel: V = Peff × K = (PKap + πGew − PGew − πKap) × K

• Einheiten: V = pro Minute filtriertes Volumen [l/min]; Peff = Effektiver Filtrationsdruck [mmHg]; PKap = Hydrostatischer Druck in den Kapillaren [mmHg]; PInt= Hydrostatischer Druck im Gewebe/Interstitium [mmHg]; πKap = Kolloidosmotischer Druck in den Kapillaren [mmHg]; πInt = Kolloidosmotischer Druck im Gewebe/Interstitium [mmHg]; K = Filtrationskoeffizient 

Vereinfachungen unter physiologischen Bedingungen

• Hydrostatischer Druck in der Kapillare (PKap) sinkt durch die Filtration von Flüssigkeit im Verlauf der Kapillare ab
• Kolloidosmotischer Druck in den Kapillaren (πKap) bleibt im Verlauf der Kapillaren in etwa konstant (bei ∼ 25mmHg)
• Hydrostatischer (PGew) und kolloidosmotischer Druck (πGew) im Gewebe/Interstitium sind vernachlässigbar gering

Schlussfolgerungen

• Filtrationsvolumen und Flussrichtung (Filtration vs. Reabsorption) hängen vor allem vom hydrostatischer Druck in der Kapillare (PKap) ab
• Änderung der Flussrichtung im Verlauf der Kapillare, durch Absinken des hydrostatischen Drucks in der Kapillare (PKap)
  • Hydrostatischer Druck im arteriellen Schenkel der Endstrombahn ist hoch (∼30 mmHg) → Filtration
  • Hydrostatischer Druck im venösen Schenkel der Endstrombahn ist niedrig (∼15 mmHg) → Reabsorption

Im Rahmen des Stoffaustausches in der Endstrombahn werden lediglich 90% der filtrierten Flüssigkeit auch wieder reabsorbiert. Die verbleibenden 10% Flüssigkeit werden über das Lymphsystem aus dem Gewebe abtransportiert und dem venösen Gefäßsystem wieder zugeführt!

• Flüssigkeiten: Zusätzlich zur Diffusion werden Flüssigkeiten auch in einem Fließgleichgewicht filtriert und reabsorbiert → Berechnung des Filtrations-/Reabsorptionsvolumens pro Zeit mittels Starling-Formel
• Fettlösliche Substanzen: Können durch die gesamte Endothelfläche (transzellulär) diffundieren (einfache Diffusion) → Transportrate hängt vor allem von der Durchblutung ab (sog. durchblutungslimitierter Transport ) 
• Wasserlösliche Substanzen: Benötigen Poren, Interzellularspalten und/oder Transporter (erleichterte Diffusion) → Transportrate hängt u.a. von der Größe der Poren, der Anzahl der Transporter und der Molekülgröße der zu transportierenden Substanz ab → Durchblutungssteigerung führt bei Stoffen, die nicht frei diffundieren können, auch nicht zu einer erhöhten Transportrate (sog. diffusionslimitierter Transport ) 

Krankhafte Wassereinlagerungen im Gewebe werden als Ödeme bezeichnet und entstehen entweder aufgrund eines Missverhältnisses von Filtration und Reabsorption beim Stoffaustausch oder durch einen gestörten Abtransport der Lymphe.

Pathologische Einlagerung von Wasser im Gewebe

Mögliche Ursachen: 

1. Missverhältnis von Filtration und Reabsorption 
   1. Steigerung des hydrostatischen Drucks in den Kapillaren (PKap) 
   2. Senkung des kolloidosmotischen Drucks in den Kapillaren (πKap) 
   3. Steigerung der Permeabilität der Kapillaren (K) 
2. Störung des Abtransports der Lymphe 

Sie üben von aussen einen kräftigen Druck auf das Gewebe aus und erhöhen so den Gewebedruck. Dies, weil der kolloidosmotische Druck nur schwer veränderlich ist. 

• Funktion: Vermitteln den Gas- und Stoffaustausch
• Verlauf: Gehen in Venolen über (Kapillare → Venole)
• Besonderheit: Extrem hohe Querschnittsfläche bei niedriger Fließgeschwindigkeit  und kurzer Diffusionsstrecke

• Funktion: Transportieren das venöse (sauerstoffarme) Blut aus der Peripherie zum Herzen
• Verlauf: Bilden sich nach dem Kapillarbett → Werden sukzessive größer (→ Kapillare → Venole → Vene → Hohlvene)
• Besonderheit: Können ein großes Blutvolumen speichern (werden daher als sog. Kapazitätsgefäße bezeichnet)

• Funktion: Dienen unter anderem der Drainage von Flüssigkeit aus dem Gewebe
• Verlauf: Lymphgefäße werden sukzessive größer und münden letztlich im Venensystem (→ Venenwinkel → obere Hohlvene) → Kein eigenständiger Kreislauf

Definition: Gefässabschnitt, der v.a. dem Transport, der Speicherung von Blutvolumen und der Regulation des Blutdruckes dient. 

Aufbau: Besteht aus grossen Gefässen (v.a. Arterien und Venen)

Definition: Kreislaufabschnitt, der für den Stoffaustausch zwischen Blut und Gewebe verantwortlich ist

Aufbau: Besteht v.a. aus Kapillaren und postkapillären Venolen

Von innen nach aussen: 

• Tunica intima ("intima")
• Tunica media ("media") 
• Tunica adventitia ("Externa"/"Adventitia")

• Endothel
• Stratum subendotheliale
• Membrana elastica interna

Besteht aus einer Reihe platter Endothelzellen auf einer Basallamina. Seine Funktionen sind: 

• Diffusionsbarriere
• Regulation von
  • Adhäsion (Leukozytenmigration)
  • Blutgerinnung
  • Gefässweite
  • Angiogenese 
• Synthese von Extrazellulärmatrix

Besteht v.a. aus Extrazellulärmatrix und enthält kaum Zellen. Seine Funktionen sind: 

• Beteilligung an der Blutgerinnung

Besteht v.a. aus elastischen Fasern (Flechtwerk) und hat die Funktion, dieses Flechwert zu spalten zur erleichterten Diffusion

• Muskelschicht
• Membrana elastica externa

Aufgebaut aus glatter Muskulatur und Extrazellulärmatrix. Sie hat folgende Funktionen: 

• Regulation der Lumenweite und somit des Gefässwiderstandes
• Produktion von Extrazellulärsubstanz

Aufgebaut aus vielen elastischen Fasern, sorgt sie für besondere Elastizität

Die "Adventitia" hat keine weitere Schichtung. Sie besteht aus Bindegewebe aus elastischen und kollagenen Fasern und hat folgende Funktionen: 

• Führt Versorgungseinrichtungen der Blutgefässe (Nerven, Lymph- und Blutgefässe (Vasa vasorum))
• Verankert das Gefäss in seiner Umgebung. 

• Arterien vom elastischen Typ
• Arterien vom muskulären Typ

• Vorkommen: Herznahe Gefässe (Aorta, Truncus pulmonalis und ihre grossen Abgänge)
• Bestandteile der Media: Insb. elastische Fasern
• Funktion: Speicherung eines Teils der vom Herzen während der Systole erzeugten Energie ("Windkesselfunktion") -> Nivellierung der Druckunterschiede von Systole und Diastole
• Aufzweigung: Sukzessiver Übergang zu Arterien vom Muskulären Typ

• Vorkommen: Herzferne Gefässe (bspw. A. brachialis, A. femoralis)
• Bestandteile der Media: Insb. glatte Muskulatur
• Funktion: Möglichkeit der muskulären Lumenregulation (Veränderung des Gefässwiderstandes) -> Widerstandsgrösse
• Aufzweigung: Arteriolen -> Metarteriolen

• Aufbau der Gefässwand
• Funktion

• Intima: Membrana elastica interna ist meist dikontinuierlich. Die Intima der Venen enthält Venenklappen
• Media: Besitzt i.d.R. deutlich weniger glatte Muskelzellen als Arterien. Die Membrana elastica externa fehlt
• Adventitia: Kann glatte Muskelzellen enthalten und ist bei manchen Venen die dickste Wandschicht