Kapillaren sind die kleinsten Blutgefäße im Körper und verbinden die kleinsten Arterien mit den kleinsten Venen. Diese Gefäße werden oft als „Mikrozirkulation“ bezeichnet.
Die Kapillaren sind nur zwei Zellschichten dick und haben die Aufgabe, die zentrale Rolle in der Zirkulation zu spielen, indem sie Sauerstoff aus dem Blut zu den Geweben transportieren und Kohlendioxid aufnehmen, das dann ausgeschieden wird. Sie sind auch der Ort, an den Nährstoffe geliefert werden, um alle Zellen des Körpers zu ernähren.
Es gibt drei Haupttypen von Kapillaren – kontinuierliche, gefensterte und diskontinuierliche oder sinusförmige Kapillaren, die in verschiedenen Regionen des Körpers zu finden sind, und spezialisierte Kapillaren im Gehirn bilden die Blut-Hirn-Schranke.
Tests, bei denen die Kapillaren untersucht werden, sind wichtig, um Menschen medizinisch zu beurteilen, und es gibt mehrere Erkrankungen im Zusammenhang mit diesen Gefäßen.
Aufbau
Kapillaren sind sehr dünn, etwa 5 Mikrometer im Durchmesser, und bestehen aus nur zwei Zellschichten – einer inneren Schicht aus Endothelzellen und einer äußeren Schicht aus Epithelzellen. Sie sind so klein, dass die roten Blutkörperchen im Gänsemarsch durch die Kapillaren strömen müssen.
Man schätzt, dass es im durchschnittlichen menschlichen Körper 40 Milliarden Kapillaren gibt. Um diese Zellschicht herum befindet sich die so genannte Basalmembran, eine Proteinschicht, die die Kapillare umgibt.
Kapillaren im Kreislaufsystem
Die Kapillaren können als der zentrale Teil der Zirkulation angesehen werden. Das Blut verlässt das Herz durch die Aorta und die Lungenarterien und gelangt in den Rest des Körpers bzw. in die Lungen.
Diese großen Arterien werden zu kleineren Arteriolen und verengen sich schließlich, um das Kapillarbett zu bilden. Von den Kapillaren fließt das Blut in die kleineren Venolen und dann in die Venen und fließt zurück zum Herzen.
Die Rolle der Arterien im Kreislaufsystem
Anzahl der Kapillaren variiert nach Gewebetyp
Die Anzahl der Kapillaren in einem Gewebe kann sehr unterschiedlich sein. Sicherlich sind die Lungen mit Kapillaren gefüllt, die die Lungenbläschen umgeben, um Sauerstoff aufzunehmen und Kohlendioxid abzugeben. Außerhalb der Lunge sind die Kapillaren in Geweben, die metabolisch aktiver sind, häufiger vorhanden.
Arten von Kapillaren
Es gibt drei Haupttypen von Kapillaren in der Zirkulation:
- Kontinuierlich: Diese Kapillaren haben keine Perforationen und lassen nur kleine Moleküle passieren. Sie sind in Muskel-, Haut-, Fett- und Nervengewebe vorhanden.
- Gefenstert: Diese Kapillaren haben kleine Poren, die kleine Moleküle durchlassen, und befinden sich im Darm, in den Nieren und in den endokrinen Drüsen.
- Sinusförmig oder diskontinuierlich: Diese Kapillaren haben große offene Poren – groß genug, um ein Blutkörperchen durchzulassen. Sie befinden sich im Knochenmark, in den Lymphknoten und in der Milz und sind im Wesentlichen die „undichtesten“ Kapillaren.
Blut-Hirn-Schranke
Im zentralen Nervensystem bilden die Kapillaren die so genannte Blut-Hirn-Schranke. Diese Barriere schränkt die Fähigkeit von Toxinen (und leider auch von vielen Chemotherapeutika und anderen Medikamenten) ein, ins Gehirn zu gelangen.
Die Suche nach Medikamenten, die die Blut-Hirn-Schranke überwinden können und somit Erkrankungen wie Hirnmetastasen bei einer Reihe von Krebsarten behandeln können, ist ein aktives Forschungsgebiet.
Wie die Blut-Hirn-Schranke funktioniert
Funktion
Die Kapillaren sind dafür verantwortlich, den Transport und den Austausch von Gasen, Flüssigkeiten und Nährstoffen im Körper zu erleichtern. Während die Arterien und Arteriolen für den Transport dieser Produkte zu den Kapillaren zuständig sind, findet der Austausch auf der Ebene der Kapillaren statt.
Die Kapillaren dienen auch zur Aufnahme von Kohlendioxid und Abfallprodukten, die dann an die Nieren und die Leber (für Abfallstoffe) und die Lungen (für die Ausatmung von Kohlendioxid) abgegeben werden.
Gasaustausch
In der Lunge diffundiert Sauerstoff aus den Lungenbläschen in Kapillaren, die an das Hämoglobin gebunden sind und durch den Körper transportiert werden. Kohlendioxid (aus sauerstoffarmem Blut) strömt wiederum aus den Kapillaren zurück in die Lungenbläschen, um in die Umwelt ausgeatmet zu werden.
Was sind die Lungenbläschen und wie funktionieren sie?
Flüssigkeits- und Nährstoffaustausch
Ebenso diffundieren Flüssigkeiten und Nährstoffe durch selektiv durchlässige Kapillaren in die Gewebe des Körpers, und Abfallprodukte werden in den Kapillaren aufgenommen, um über die Venen zu den Nieren und der Leber transportiert zu werden, wo sie so verarbeitet und aus dem Körper ausgeschieden werden.
Blutfluss durch die Kapillaren
Da der Blutfluss durch die Kapillaren eine so wichtige Rolle für die Aufrechterhaltung des Körpers spielt, fragen Sie sich vielleicht, was passiert, wenn sich der Blutfluss ändert, z.B. wenn Ihr Blutdruck sinken würde (Hypotonie).
Kapillarbetten werden durch etwas reguliert, das Autoregulation genannt wird, so dass bei einem Abfall des Blutdrucks der Blutfluss durch die Kapillaren weiterhin Sauerstoff und Nährstoffe an das Gewebe des Körpers liefert. Bei körperlicher Betätigung werden mehr Kapillarbetten in den Lungen rekrutiert, um sich auf einen erhöhten Sauerstoffbedarf des Körpergewebes vorzubereiten.
Der Blutfluss in den Kapillaren wird durch präkapillare Schließmuskeln gesteuert. Ein präkapillarer Sphinkter sind die Muskelfasern, die die Bewegung des Blutes zwischen den Arteriolen und Kapillaren steuern.
Wie man Symptome von niedrigem Blutdruck erkennt
Kapillare Mikrozirkulation
Die Regulierung der Flüssigkeitsbewegung zwischen den Kapillaren und den umgebenden interstitiellen Geweben wird durch das Gleichgewicht zweier Kräfte bestimmt: dem hydrostatischen Druck und dem osmotischen Druck.
Auf der arteriellen Seite der Kapillare ist der hydrostatische Druck (der Druck, der vom blutpumpenden Herzen und der Elastizität der Arterien ausgeht) hoch. Da die Kapillaren „undicht“ sind, drückt dieser Druck Flüssigkeit und Nährstoffe gegen die Wände der Kapillare und hinaus in den Zwischenraum und das Gewebe.
Auf der Venenseite der Kapillare ist der hydrostatische Druck deutlich gesunken. Zu diesem Zeitpunkt ist es der osmotische Druck der Flüssigkeit innerhalb der Kapillare (aufgrund des Vorhandenseins von Salzen und Proteinen im Blut), der Flüssigkeit in die Kapillare zurückzieht.
Der osmotische Druck wird auch als onkotischer Druck bezeichnet und ist es, der Flüssigkeiten und Abfallprodukte aus den Geweben in die Kapillare zieht, damit sie in den Blutkreislauf zurückgeführt werden (und dann unter anderem an die Nieren abgegeben werden).
Medizinische Bedeutung
Kapillaren sind in vielerlei Hinsicht medizinisch wichtig, und es gibt Möglichkeiten, wie man diese winzigen Blutgefäße tatsächlich indirekt beobachten kann.
Blanchieren der Haut
Wenn Sie sich schon immer gefragt haben, warum Ihre Haut weiß wird, wenn Sie Druck auf sie ausüben, dann ist die Antwort die Antwort: die Kapillaren. Der Druck auf die Haut drückt das Blut aus den Kapillaren, was dazu führt, dass die Haut bleich oder blass aussieht, wenn der Druck weggenommen wird.
Petechien
Wenn Sie einen Ausschlag entwickeln, kann ein Arzt auf Ihre Haut drücken, um zu sehen, ob die Flecken weiß werden. Wenn Kapillaren gebrochen sind, tritt Blut in die Haut aus, und die roten Flecken bleiben auch bei Druck bestehen. Diese werden als Petechien bezeichnet und stehen in Zusammenhang mit anderen Erkrankungen als Ausschläge, die unter Druck erblassen.
Petechien im Überblick
Kapillare nachfüllen
Ärzte suchen oft nach einer „Kapillarauffüllung“. Dies wird getestet, indem beobachtet wird, wie schnell sich die Haut nach dem Nachlassen des Drucks wieder rosa färbt, und kann einen Eindruck von der Gesundheit des Gewebes vermitteln.
Ein Beispiel für diese Anwendung wäre bei Menschen mit Verbrennungen. Bei einer Verbrennung zweiten Grades kann die kapillare Auffüllung etwas verzögert auftreten, bei einer Verbrennung dritten Grades hingegen gäbe es überhaupt keine kapillare Auffüllung.
Notfallhelfer überprüfen die Kapillarfüllung oft, indem sie auf einen Finger- oder Zehennagel drücken, dann den Druck ablassen und abwarten, wie lange es dauert, bis das Nagelbett wieder rosa erscheint. Wenn die Farbe innerhalb von zwei Sekunden zurückkehrt (so lange dauert es, um Kapillarauffüllung zu sagen), ist die Durchblutung des Arms oder Beins wahrscheinlich in Ordnung.
Dauert das Auffüllen der Kapillaren länger als zwei Sekunden, ist die Zirkulation der Extremität wahrscheinlich beeinträchtigt und wird als Notfall betrachtet. Es gibt auch andere Situationen, in denen das Nachfüllen der Kapillaren verzögert wird, z.B. bei Dehydrierung.
Dritter Abstand und kapillare Permeabilität
Vielleicht hören Sie Ärzte über ein Phänomen sprechen, das als „dritter Abstand“ bekannt ist. Die kapillare Permeabilität bezieht sich auf die Fähigkeit von Flüssigkeiten, aus den Kapillaren in das umgebende Gewebe zu gelangen.
Die kapillare Permeabilität kann durch Zytokine (Leukotriene, Histamine und Prostaglandine) erhöht werden, die von Zellen des Immunsystems freigesetzt werden. Die erhöhte Flüssigkeit (dritter Abstand) kann lokal zu Nesselsucht führen. Wenn jemand sehr krank ist, kann dieser durch undichte Kapillaren verursachte dritte Zwischenraum weit verbreitet sein und seinem Körper ein geschwollenes Aussehen verleihen.
Kapillarblut-Proben
Die meiste Zeit, wenn Ihnen Blut abgenommen wird, entnimmt Ihnen ein Techniker Blut aus einer Armvene. Kapillarblut kann auch für einige Bluttests verwendet werden, z.B. für diejenigen, die ihren Blutzucker überwachen. Eine Lanzette wird zum Schneiden des Fingers verwendet (geschnittene Kapillaren) und kann für Blutzucker- und Blut-pH-Tests verwendet werden.
Assoziierte Bedingungen
Es gibt mehrere häufige und ungewöhnliche Bedingungen, die die Kapillaren betreffen.
Port-Weinfleck (Geburtsmal)
Ein kleiner Prozentsatz der Kinder wird mit „Muttermalen“ geboren, die aus einem Bereich mit roter oder violetter Haut bestehen, die mit erweiterten Kapillaren in Verbindung stehen. Die meisten Feuermale sind eher ein kosmetisches als ein medizinisches Problem, aber sie können leicht bluten, wenn sie gereizt sind.
Kapillare Fehlbildung
Kapillarfehlbildungen (arteriovenöses Malformationssyndrom) können als Teil eines erblichen Syndroms auftreten, das bei etwa 1 von 100.000 Menschen europäischer Abstammung vorkommt. Bei diesem Syndrom fließt mehr Blut als normal durch die hautnahen Kapillaren, was zu rosa und roten Punkten auf der Haut führt.
Sie können allein auftreten oder andere Komplikationen dieses Syndroms wie arteriovenöse Missbildungen (abnorme Verbindungen zwischen Arterien und Venen), die im Gehirn Kopfschmerzen und Krampfanfälle verursachen können.
Systemisches Kapillarleck-Syndrom
Eine seltene Erkrankung, die als Kapillarlecksyndrom bekannt ist, betrifft undichte Kapillaren, die zu einer ständigen Verstopfung der Nase und Episoden von Ohnmachtsanfällen aufgrund eines raschen Blutdruckabfalls führen.
Makula-Degeneration
Die Makula-Degeneration, heute die Hauptursache für Blindheit in den Vereinigten Staaten, tritt als Folge von Schäden in den Kapillaren der Netzhaut auf.
Anzeichen von Makuladegeneration
Obwohl sie die kleinsten Blutgefäße sind, spielen die Kapillaren die größte Rolle als Ort, an dem in allen Geweben Sauerstoff und Kohlendioxid ausgetauscht werden und wo Nährstoffe zugeführt und Abfallstoffe aus den Zellen entfernt werden.
Kapillaren sind auch sehr wichtig für die medizinische Diagnose und geben manchmal kritische Informationen über den Gesundheitszustand einer Person. Während man früher glaubte, dass sie in erster Linie für kosmetische Zustände verantwortlich sind, hat sich das mit der Entdeckung ihrer Rolle bei der Makuladegeneration geändert.
Wie das Kreislaufsystem funktioniert
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Zusätzliche Lektüre
- Genetics Home Referenz. Kapillarfehlbildung-arteriovenöses Fehlbildungssyndrom. Februar 2019.