Sonntag, 22. Mai 2016

Mikrozirkulation – was in den Kapillaren geschieht

Mikrozirkulation – was in den Kapillaren geschieht


Die frühere Idee, Blut als homogene visköse Flüssigkeit zu betrachten, ist falsch. Insbesondere in den Kapillaren erscheint diese besonders abwegig.


Das Blut besteht aus einem flüssigen Anteil – Plasma – mit in Wasser mehr oder minder gut gelösten chemischen Stoffen. Der macht ca. 60 % des Gesamtblutvolumens aus. Darin schwimmen, wie Schiffe auf dem Wasser, Blutzellen unterschiedlicher Größe. Diese machen zusammen etwa 40 % des Blutvolumens aus (Hämatokrit).
Blutplasma und die darin schwimmenden Zellen zeigen ein unterschiedliches Fließverhalten. Insbesondere in den Kapillaren kann das Plasma deutlich schneller, weil ungehinderter, fließen als die darin schwimmenden Zellen.
In größeren (weiteren) Gefäßen zeigt sich ein Verhalten, wie man es auch von Flussschiffen kennt: In der Mitte (tieferes Fahrwasser, uferferner) schwimmen die größten Blutzellen (Monozyten und Granulozyten – weiße Blutkörperchen), am Rande, am „Ufer“ der Gefäßwände die kleinsten (Thrombozyten). Dazwischen die Erythrozyten und kleinen Lymphozyten.
Das macht auch funktionellen Sinn. Während die größeren Zellen einfach nur schnell transportiert werden sollen, dahin, wo sie gebraucht werden (Mikrozirkulation im Gewebe), überwachen die Thrombozyten (Blutplättchen) die Intaktheit der „Uferböschung“, Gefäßinnenschicht. Bei jedem erkannten Schaden dort haften sie sich an und bilden über eine Gerinnungsauslösung umgehend einen Schutzverschluss.


Kapillaren sind so dünn, dass sogar die relativ kleinen roten Blutkörperchen und kleinen Lymphozyten nur hindurch kommen, wenn sie sich quasi noch kleiner machen und entsprechend der geringen Weite angepasst verformen. Im intakten Gewebe, wenn keine Schäden eine Entzündungsreaktion aktivierten und so zur Kapillarerweiterung führen, schwimmen größere weiße Blutkörperchen NICHT durch die Kapillaren hindurch, sondern werden über „Umgehungsstraßen“ am Kapillargebiet vorbei wieder ins rückführende Venolensystem geleitet. Sie werden ja auch gar nicht im Gewebe gebraucht. Würden solche Zellen des Abwehrsystem sich immer durch die „engen Dorfstraßen“ des Kapillarsystems quälen müssen, würden diese zum einen ständig verstopft (die Arbeit der Erys würde stark behindert) und zum anderen wären viele Abwehrzellen, die vielleicht aktuell an anderer Stelle schnell gebraucht würden, in diesem Kapillarbereich dem Einsatz entzogen.
Dadurch, dass die vielen Kapillaren, die zusammen viel Raum einnehmen, in denen man aktuell keine weißen Blutkörperchen braucht, schlicht von den weißen Blutkörperchen umgangen werden, braucht man gar nicht so viele weiße Blutkörperchen um rasch effektiv an einem Einsatzort aktiv werden zu können. 5 Mio. roten Blutkörperchen, die man in den Kapillaren braucht, stehen vielleicht 7 Tsd. (schlechter fließende) weiße Blutkörperchen pro Milliliter Blut entgegen.


Weiße Blutkörperchen gehören nicht in die Kapillaren eines intakten Gewebes. Die diesem Kapillargebiet vorgeschalteten terminalen Arteriolen bestimmen über ihre reflektorisch angepasste Weite (Vasomotion – Gefäßbewegung) mit, ob überhaupt solche Abwehrzellen in das Kapillargebiet einfließen können. Schäden an den Gewebszelle lösen über entsprechende Reaktionsketten eine Reparatur-/ Entzündungsreaktion, auch auf kleinsten Raum, aus, in deren Zusammenhang die lokalen terminalen Arteriolen keinen Kontraktionsreflexe mehr ausführen können und maximal erschlaffen. So können dann Abwehrzellen in das betroffene Schädigungsgebiet über die Kapillaren, die sich stauen und weiten (durch Engstellen der primären Venolen), gelangen.
Eine eingeschränkte/aufgehobene Selbststeuerung der Kapillardurchblutung und ein Einströmen von weißen Blutkörperchen und vermehrt roten BK, ist die Folge von Störungen der Zellfunktion im Gewebe. Diese kann akut durch Einwirkungen, so Infektionen oder chemische/physikalische Zellschädigung entstanden sein, aber auch bei vielen chronischen Krankheiten die Folge von verminderten Ver- und/oder Entsorgungsleistungen der Zellen, bei auch Störungen des Stoffwechsels der betroffen Zellen.
Die reflektorische Kontraktion der terminalen Arteriolen (Vasomotion) dient somit NICHT dem Durchtreiben von Blut durch die Kapillaren (quasi eine Art „Gewebeherz“, wie man es unter anderem in Darstellungen – You-Tube-Videos – in der Werbung für BEMER-Geräte sehen könnte/sehen soll), sondern der Regulierung des Verhältnisses zwischen Plasma und Zellen in den Kapillaren. Man braucht mehr Plasma als den Raum, in dem die der Versorgung dienenden und zu entsorgenden Stoffe gelöst sind und weniger Zellen (auch Erys tun das) die die Kapillaren wie ein Spritzenstempel blockieren. Die Vasomotion dient dazu, den Hämatokrit im Gewebe zu senken: Von 60 (Plasma) zu 40 (Erys) Raumteilen zu – je nach Gewebsart und Organ – auf 70 zu 30, gar 80 zu 20 (Skelettmuskel) zu verändern. Mehr Plasma, weniger Zellen. Optimal wäre es wenn, gerade ein Ery, der als eine Art schwimmende Fabrik unterwegs ist, in einer Kapillare (von bis zu 1 mm Länge) ist. Je mehr Erys gleichzeitig darinnen sind, umso mehr behindern diese sich gegenseitig und umso weniger Platz bleibt, um versorgungswichtige Stoffe dort zu haben (im Plasma) und „Abfallprodukte“ des Gewebes aufzunehmen.
Man kann das unter dem Intravitalmikroskop, z.B. an Darmschleimhautabschnitten von Tieren genau beobachten: In den Arteriolen werden relativ viele Zellen herangebracht, aber in die Kapillaren (die oft nur auffallen, wenn gerade ein Ery sich hindurchzwängt) kommen nur wenige, mit großem Abstand zueinander. Und man kann keine Pumpbewegung, kein Pulsieren in den Kapillaren beobachten, die die Folge wären, wenn regelmäßig kontrahierende terminale Arteriolen Blut hindurch pumpen würden.
Der Organismus wäre auch „blöde“, wenn er zuvor alles tun würde, um den Druck in den Gefäßen, der durch die Herzaktion entsteht auf ein den Kapillaren angemessenes Maß zu senken, nur um dann den Aufwand zu betreiben, um über Pump-Kontraktionen der terminalen Arteriolen den Druck wieder zu erhöhen und das Blut durch die Kapillaren zu pressen. Entsprechende Behauptungen (die auch den Vertrieb von Apparaturen fördern sollen) gehen damit fehl.
Kapillaren sind KEINE Röhren mit HOMOGENER Flüssigkeit darinnen, bei denen am Anfang ein höherer Druck besteht – Stoffe werden ins Gewebe zu den Zellen abgegeben – und am Ende ein
niedriger Innendruck, der vom onkotischen (Osmose) Sog der z.B. Bluteiweiße überwogen wird und so zum Einsaugen von Abfallstoffen führt. (War mal einen frühere Ansicht).
Kapillaren sind dünne Röhrchen, durch die sich, im Plasma schwimmend, Zellen hindurch quetschen. Angeschoben vom Restblutdruck des Herzens, aber ständig abgebremst von der Kapillarwand, an der sie entlang gleiten müssen. Wie ein Stempel in einer Spritze.
Man muss auf den Stempel einen schiebenden Druck ausüben, der höher sein muss, als die bremsende Kraft der Spritzenwand. Auf die Flüssigkeit in der Spritze, vor dem Stempel, wirkt dann ein Druck, der geringer ist, als der Schubdruck hinter dem Stempel. Schubdruck/-kraft des Fingers abzüglich der Bremskraft der Spritzenwand.
Hinter einem roten Blutkörperchen (dort, wo es aus der terminalen Arteriole kommt) herrscht ein höherer Kapillarinnendruck als vor (wohin es fließen soll) dem roten Blutkörperchen. Der Druckunterschied wandert mit dem Ery durch die Kapillare. Vor dem roten Blutkörperchen ist der onkotische Sog des Plasmas höher als der (hydrostatische) Innendruck in der Kapillare, dahinter ist der Innendruck (Abpressdruck) höher als der Sog.


Ganz einfach gesagt: Das rote Blutkörperchen ist wie ein Staubsauger, der vor sich aus den Gewebsspalten den Abfall in die Kapillare (das Plasma dort) saugt und hinter sich in die nun sauberen Gewebsspalten/Zwischenzellräume die benötigten Versorgungsstoffe abgibt. Dabei nimmt das rote Blutkörperchen vor sich die relativ großen CO2 Mengen auf und pumpt hinter sich Bikarbonat, das dann im Gewebe Restsäuren neutralisieren kann und vor allem Sauerstoff heraus.
Das ist das Grundprinzip, egal welche Vorgänge im Detail beschrieben werden können, mit der Detailleritis kann man niemals mehr ein komplexes Grundprinzip erfassen. Das Grundprinzip ist: Entsorgung geht vor Versorgung, denn in einen vollen Topf kann man nichts mehr hineintun. Und auch: an Gift stirbt man schnell, Abfallstau hemmt ganz schnell biologische Abläufe aber eine Mangel kann ein lebendes System lange durch Ersatzfunktionen ausgleichen. Leider wird dieses Prinzip in der Physiologie oft vergessen: Man stirbt nicht an Sauerstoffmangel, es wird dann auf anaerobe Energiebildung umgeschaltet, aber CO2, in die Zelle rückgestaut, hemmt umgehend den Zitratzyklus ohne den kein Brennstoff zur Verfügung gestellt werden kann und die Bildung von Puffersubstanzen, die Abfallsäuren (z.B. auch anaerobem Stoffwechsel) neutralisieren, fehlen dann ganz rasch.
Darum reinigt die Lunge ZUNÄCHST das Blut, die Erys, vom CO2 und nimmt DANN Sauerstoff ins „saubere“ Blut auf (geht viel schneller, als die teils aktive CO2 Abgabe). Und deswegen misst das Atemzentrum im arteriellen Blut, die noch vorhandene CO2 Belastung, um den Blutumlauf durch die Lunge dem „Verschmutzungsgrad“ anpassen zu können. Es ist unbestritten, dass ein Hauptsteuerreiz für das Atemzentrum der „CO2 Gehalt“ (vereinfacht gesagt) des an sich sauberen arteriellen Blutes ist und nur in pathologischen Ausnahmefällen (Biot’sche-Atmung) der O2 Gehalt als (pathologisches) Steuerelement genommen wird.
Also Entsorgung geht vor Versorgung und in Kapillaren wird nicht am Anfang das Gewebe versorgt und am Ende entsorgt, sondern mit dem Durchwandern des Erys, vor diesem entsorgt und hinter diesem versorgt, damit alle Zellen gleich gut behandelt werden.
Übrigens haben die Druckunterschiede vor und hinter dem Ery auch bei benachbarten Kapillaren (nur ganz wenige Zellreihen dazwischen) Bedeutung. Da meist Erys nicht parallel und synchron durch die Kapillaren fließen, sondern versetzt zueinander, liegen Abschnitte mit Sog (vor Ery) oft parallel zu Abschnitten mit Druck (hinter Ery) und so werden Stoffe von der einen Seite in Zellspalten gegeben, die auf der anderen Seite (an der anderen Kapillare) ausgesaugt werden. Aber ohne vorher ggf. auch gleichzeitig auszusaugen, fließt auch hier nichts.
Vereinfachtes Schema:


 
In einem Gebiet mit Zellschaden irgendwelcher Art geschieht das:




 
Über die Kettenreaktion der Entzündung (Prostaglandine), ausgehend von der Membran der Zelle in Not, wird der Abstrom aus der Kapillare vermindert, Blut mit Zellen staut sich zur terminalen Arteriole zurück. Normalerweise würde diese dann reflektorisch einen weiteren Zellzustrom verhindern und nur noch (spülendes) Plasma durchlassen. Doch über die Kaskade der Entzündungsmediatoren wird die Kontraktionsfähigkeit aufgehoben, die terminale Arteriole erschlafft, mehr Zellen, nun auch Leukozyten kommen ins Kapillargebiet, die Zellen häufen sich hier an, das Plasma fließt weiter, auch durch die engere primäre Venole hindurch. Zellen aber häufen sich an (Ery machen das Gewebe dann rot), Eiweiße werden mit Wasser angelagert in die Gewebsspalten gerückt und weiten diese (Ödem), weiße Blutkörperchen können nun in diese Spalten einwandern um zur geschädigten Zelle zu wandern. Deren lokale Stoffwechselaktivität führt zu Wärmebildung über die Bluttemperatur hinaus. Die Entzündungsmediatoren haben bereits die Schmerzbildung angeregt.
Erythrozyten binden an ihren Oberflächen entstehende Säuren, verlieren ihre Abstoßung untereinander und können sich nun zu den typischen Geldrollen in den weiten Kapillaren zusammenlagern und wenn sie in die Venolen gelangen, wie Schlamm (sludge-Phänomen) am Boden der Venolen entlang rutschen, mit schnellem Plasmastrom darüber.
Vorsicht bei der Intravitalmikroskopie an freigelegten Geweben noch lebender Tiere: anfangs kann im unter dem Mikroskop fixierten Bereich noch eine akute Schädigungsreaktion dieser Art ablaufen und den Eindruck einer gestörten Mikrozirkulation machen, die sich dann vielleicht nach 40 oder 50 Minuten beruhigt. Wenn man vorher irgendetwas einwirken ließ, um die Verbesserung der Mikrozirkulation dadurch zu zeigen, so ist das kein wirklicher Wirkungsbeweis, sonder einfach nur ein auch so eingetretenes Erholungszeichen.
Man bedenke, dass auch in einem Gewebe in einer bestimmten Region die einzelnen Mikrozirkulationsgebiete höchstens zufällig zur gleichen Zeit die gleiche Weite der terminalen Arteriolen haben. Auch in einer Gewebsregion wird das Blut zwischen den einzelnen Teilgebieten nach jeweiligem Bedarf verteilt. Es würde deswegen aus dieser Sicht wenig Sinn machen, den Organismus irgendwelchen Einflüssen auszusetzen, die an jeder Stelle gleich und zur gleichen Zeit die Vasomotion beeinflussen.
Wird fortgesetzt.


Copyright K.-U. Pagel 05.2016



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