Kapillaren (~5–10 µm Durchmesser, Endothel-Monoschicht) sind die primäre Austauschstelle zwischen Blut und Gewebe. Mit ~10⁹ Kapillaren, die eine immense Oberfläche (~500–700 m²) bieten, sind sie die physiologische Grundlage des Gewebeüberlebens – jede Zelle hängt von ihnen ab.
Fünf zentrale Prozesse
1. Transkapillärer Austausch (Starling-Kräfte)
- Hydrostatischer Druck (Pc): ~35 mmHg (arterielles Ende) → 15 mmHg (venöses Ende) – drückt Flüssigkeit AUS.
- Onkotischer Druck (πc): ~25–28 mmHg (Plasmaproteine) – zieht Flüssigkeit HINEIN.
- Nettofiltrationsdruck (NFP): NFP = (Pc − Pi) − (πc − πi). Positiv am arteriellen Ende (Filtration), negativ am venösen Ende (Resorption).
- Lymphbahnen leiten die netto filtrierte Flüssigkeit (~2–4 L/Tag) ins Venensystem zurück.
2. Solutentransportmechanismen
- Diffusion: O₂, CO₂, Glukose, Ionen – entlang Konzentrationsgradienten.
- Transzytose: Vesikulärer Transport für große Moleküle (Albumin, Antikörper).
- Fasilitierter Transport: GLUT1 (Glukose), Aminosäure-Träger.
3. Sauerstoffversorgung & CO₂-Entfernung
- O₂: Hb-gebunden → dissoziiert → diffundiert zu Mitochondrien (angetrieben durch pO₂-Gradient).
- CO₂: Diffundiert in Kapillare → Bicarbonat (CA), Carbamino-Hb, gelöst → Lunge.
- Kapillarenrekrutierung vergrößert die Oberfläche während körperlicher Anstrengung.
4. Regulation des lokalen Blutflusses
- Metabolische Autorregulation: Adenosin, K⁺, H⁺, NO, Prostaglandine → Arteriolar-Dilatation.
- Myogener Antwort: Dehnung → Konstriktion (Bayliss-Effekt).
- Endotheliale Faktoren: NO (Schubspannung), Endothelin-1.
- Neural/hormonal: Sympathikus (α1-Konstriktion, β2-Dilatation im Muskel).
5. Interstitielle Flüssigkeitsbildung & Homöostase
- Ultrafiltrat = Plasma minus Proteine → interstitielle Flüssigkeit (ISF).
- ISF umbadet Zellen, ermöglicht Austausch, erhält Hydratation.
- Ödeme = Filtration > lymphatischer Rücktransport (↑ Pc, ↓ πc, ↑ Permeabilität, lymphatische Obstruktion).
Kapillarentypen
- Kontinuierlich (Muskel, Lunge, ZNS/BBB): Tight Junctions, Basalmembran; geringste Permeabilität.
- Fenestriert (Nierenkörperchen, endokrin, Darmzotten): 60–80 nm Poren (diaphragmiert); hohe Permeabilität.
- Sinusoidal (Leber, Milz, Knochenmark): Große Lücken, unterbrochene Basalmembran; erlaubten Zellpassage.
Der Kapillarenaustausch ist die physiologische Grundlage des Gewebeüberlebens – jede Zelle hängt davon ab.
