Капіляри, їх роль в циркуляції крові та обмін речовин в організмі
Термін «капіляр» має латинське походження і перекладається як «волосовидний». Ці найдрібніші (в 15 разів тонше за людську волосину) кровоносні судини пронизують весь організм, складаючи мікроциркуляторного русла - найважливішу частину серцево-судинної системи. Капіляри беруть початок від артеріол - дрібних артерій. Кожна артеріола розпадається на один-два десятка капілярів, які проникають в усі тканини і органи, утворюючи взаємопов'язану систему, безпосередньо контактує з клітинними стінками.
Капіляр - це трубка діаметром 5-10 мкм і довжиною 0,5-1,0 мм з тонких напівпроникних ендотеліальних клітин, міцно з'єднаних один з одним міжклітинних «цементом». Для забезпечення ефективного газообміну на всьому протязі капілярів в них відсутній м'язовий шар, а значить, ці судини не можуть самостійно скорочуватися. У риб і жаб капіляри наділені такою здатністю, але в процесі еволюції людини м'язовий шар капілярів був втрачений. Кожен капіляр має певну будову: звужений артеріальний відділ, розширений перехідний відділ і знову вужча венозна частина, яка називається коліном капіляра. І артеріальний, і венозний звуження грають ту ж роль, що і клапани серця.
Крім кровоносних капілярів є ще лімфатичні, з більш вираженою односторонньої проникністю, а також синусоїди. Синусоїди - своєрідні капіляри селезінки, печінки і наднирників, що представляють собою кишеню з безліччю відгалужень, утворений розширенням ділянки судини. Важлива їх особливість - надзвичайно уповільнений кровотік, так як вони виконують функції ємності для зберігання крові.
Обмін речовин на клітинному рівні залежить від роботи капілярів, оскільки у організму немає інших структур, що доставляють кисень і поживні речовини, а також очищають його від продуктів розпаду. Видалення відходів життєдіяльності клітини відбувається через венули - початкову частина венозної системи, утворену злиттям безлічі капілярів.
Спрощено механізм роботи капілярів можна описати так: їх артеріальна складова виділяє через стінки рідку частину крові, а венозна - як губка вбирає міжклітинну рідину. Вся складна система капілярного русла працює як єдиний орган, змінюючи кровопостачання тканин відповідно до їх потреб.
Речовини переміщаються з крові в міжклітинний простір через стоншені ділянки оболонки судин (ендотелію) або через знаходяться між її клітинами пори. Ендотелій складається з клітин, наділених особливими властивостями:
• вони переробляють старіючі клітини крові, розщеплюють фарбувальні речовини, молекули холестерину та інших жирових речовин;
• беруть участь в синтезі білків крові, сприяють відновленню навколишніх тканин;
• служать одним із захисних бар'єрів на шляху інфекцій.
Факт Найдивовижніше, що ендотеліальні клітини зберегли функції одноклітинного організму. Вони можуть відділятися від структур, як невелика амеба, переміщатися до місця скупчення збудників інфекції або токсичних речовин і поглинати їх. А в разі необхідності вільно рухаються ендотеліальні клітини активно розмножуються.
Ендотеліальні клітини капілярів працюють як активні мембрани, через які молекули поживних речовин просочуються під впливом кров'яного тиску, коли посудину стискається. Продукти обміну з міжклітинного простору всмоктуються під час розширення капіляра.
У регуляції капілярної мережі багато залишається загадкою для сучасної науки, вивчені лише найбільш явні із задіяних механізмів. У судинній стінці артеріоли в точці, від якої відгалужуються капіляри, розташоване сфінктерних кільце з м'язових клітин. Від того, в якому воно стані - стислому або розслабленому, залежить надходження крові в капіляр. Зазвичай у відкритому (розслабленому) положенні знаходиться тільки невелика частина сфінктерів; інші є резервом, який забезпечує посилене кровопостачання тканин, коли в цьому виникає потреба. Але було б помилкою вважати капілярну мережу статичної тільки через те, що в самих судинах немає м'язів. Періодично скорочуються клітини гладеньких м'язів, що оточують артеріоли і капіляри. Що виникає при цьому ритмічне переривчасте рух крові називається капілярним пульсом. Є свої періоди систоли і діастоли - стиснення і розширення, - не менш важливі для кровообігу, ніж серцеві.
Відомі науці різновиду транспорту речовин через ендотеліальну оболонку капілярів (зверху вниз): через цитоплазму ендотелію, через стоншені ділянки ендотеліальних клітин і через просвіти в стінці капілярів
Капіляри несуть поживні речовини і кисень до кожної клітини організму
Пульсуючи, капіляри здатні змінювати діаметр в 2-3 рази. Через стислі судини проходить тільки плазма крові, без еритроцитів. Постачання кисню тканин можливо, лише коли капіляр розширений. Але навіть в цьому стані його діаметр недостатньо великий для вільного потоку крові. Її клітини можуть просуватися по капілярах дуже повільно, в прямому сенсі цього слова протискуючись між вузькими стінками судин. Еритроцити навіть змінюють округлу форму на витягнуту. Подовжена форма еритроцитів і повільний плин крові сприяють збільшенню площі контакту з клітинами внутрішньої оболонки судини і переходу кисню і поживних речовин в навколишні тканини.
Діаметр еритроцита може в три рази перевищувати діаметр капіляра. Щоб просунутися по ньому, еритроцити доводиться міняти круглу форму на витягнуту
Здатність дрібних судин змінювати свій діаметр в широких межах - основа механізму регулювання кров'яного тиску. Розширення здебільшого капілярів призводить до зниження артеріального тиску, воно залежить саме від опору судин току крові. При звуженні капілярів зменшується їх просвіт, потік крові сповільнюється і тиск в артеріолах, а потім і в артеріях зростає. Про стан капілярів можна судити по тиску крові під час розслаблення серця (діастоли). При цьому артеріальний тиск крові залежить тільки від опору судин і в нормі має становити 60-80 мм ртутного стовпа. Якщо тиск дуже низький, це показник застою в периферичному, віддаленому від серця відділі системи кровообігу. Якщо ж тиск високий, значить, капіляри стиснуті. При спазмі капілярів, щоб змусити кров рухатися, серцю доводиться інтенсивніше працювати, долаючи опір звужених судин. Тривале високий кров'яний тиск може призвести до перевантаження серця і розвитку серцевої недостатності.
Примітка Часто ритм пульсації капілярів не збігається з ритмом серцевих скорочень, і тиск крові змінюється стрибкоподібно, наприклад при різкому переході від стану спокою до інтенсивної фізичної навантаженні і навпаки. Саме тому досвідчені тренери поступово нарощують навантаження і плавно завершують заняття, розуміючи, що від гармонійної, узгодженої роботи серця і кровоносної системи залежить здоров'я спортсмена.
Робота серцево-судинної системи складається з заданого серцем ритму перебігу фізіологічних процесів і забезпечення капілярами обміну речовин на клітинному рівні. Без останнього життєдіяльність в живому організмі протікати не може.
Внутрішня порожнина капілярів вистелена ендотеліальними клітинами. здатними змінювати свою форму. Саме з цією властивістю пов'язано зникнення капілярів в тих місцях, де вони більше не потрібні. Наповнені кров'ю капіляри складаються з сплощені клітин ендотелію. Якщо ж вони довгий час не діють через те, що доступ крові перекритий прекапілярнихсфінктерів, клітини приймають округлу форму з численними виступами. Поступово виступи збільшуються в розмірах, змикаються один з одним, і на місці капіляра виникає той чи інший тип сполучної тканини.
Парадокс капілярів в тому, що, з одного боку, вони дуже маленькі (на шматочку живої тканини розміром з шпилькову головку може розміститися до 700 капілярів), з іншого - їх дуже багато, вони займають величезну площу. По суті, це один з найбільш великих органів людини.
Факт За даними датського фізіолога Крога, загальна площа поверхні всіх розкритих капілярів в організмі людини - 6300 м 2.
На цьому величезному просторі постійно йде обмін речовини і енергії. Молекули поживних речовин безперервним потоком надходять з крові в міжклітинну рідину, звідки їх отримують м'язові, нервові і інші клітини організму. Одночасно з клітин видаляються токсичні продукти обміну. Невелика частина з них потрапляє в кровоносні капіляри, але більшість «відходів» організму надходить в лімфатичну систему через лімфатичні капіляри. Цей вид капілярів містить тканинну рідину (лімфу), позбавлену формених елементів (еритроцитів, тромбоцитів). Лімфатичні капіляри починаються в міжтканинному просторі, потім зливаються в більші, створюючи судинну мережу лімфатичної системи. Особливість стінок лімфатичних капілярів - в їх односторонньої проникності: речовини проникають тільки всередину судини, після чого їм треба буде пройти очисні процедури в безлічі лімфатичних вузлів і лише після цього потрапити в венозну систему.
В організмі існують капіляри зі специфічними функціями - це капілярна мережа альвеол легенів, в яких кров звільняється від вуглекислого газу і збагачується киснем, а також капіляри печінки і нирок, через які утилізуються основні продукти обміну. Здоров'я і правильна робота всіх систем органів і тканин живого організму в першу чергу залежать від стану капілярів.
Зліва - лімфатичний капіляр в нормі, праворуч - наповнений продуктами розпаду
Капіляри чітко реагують на зміну фізіологічного стану. Наприклад, у сплячої людини менш інтенсивний кровотік, ніж у безсонної, за рахунок того що основна маса крові (50 -) знаходиться в запасающих органах: селезінці, печінці, легенях, судинах шкіри. На час сну багато капіляри запустевают і тимчасово вимикаються з кровообігу. Але варто з'явитися фізичному або емоційному навантаженні, як в найдрібніших судинах кровотік посилюється. Капілярна мережа - один з найважливіших інструментів для підтримки рівноваги в організмі, який дозволяє пристосовуватися до мінливих потреб живих тканин.
Примітка Існують добові та сезонні зміни в пульсації капілярів, що стали основою біоритму організму. Вони безпосередньо впливають на температуру тіла і обмін речовин людини. Вранці капіляри ще стиснуті і загальний обмін речовин набагато нижче, ніж увечері, коли основна частина капілярів розширена. Восени і взимку нерідкі спастичні стани найдрібніших судин організму (це необхідно враховувати при профілактиці сезонних захворювань).
Таким чином, від стану капілярів залежать харчування всіх тканин організму, дихання і циркуляція позаклітинних рідин, тобто життя і здоров'я людини. Навіть серце і великі кровоносні судини загинуть, якщо їх позбавити власної капілярної мережі. Дивно, але сучасна медицина, визнаючи всі ці факти, практично не приділяє уваги оздоровленню капілярів. Лише офтальмологи [1] і натуропати розуміють всю важливість процесів, що відбуваються на клітинному рівні.