6.4 Rozložení tlaku v mikrovaskulárním řečišti
Ukázalo se, že tlakový gradient v mikrovaskulárním řečišti je jedním z nejkritičtějších parametrů tekutiny při regulaci průtoku v těchto cévách (rychlost tekutiny je v těchto cévách tak pomalá, že malé změny tlaku mohou způsobit velké změny průtokových podmínek, včetně rychlosti, smykového napětí a smykové rychlosti). Tlakový gradient v mikrovaskulárních lůžkách byl experimentálně měřen pomocí dvou průtokových sond zavedených do různých větví podél sítě. Na základě znalosti vzdálenosti mezi těmito sondami a údajů o tlaku získaných ze sond lze vypočítat tlakový gradient. Se zmenšujícím se průměrem cévy v cévní síti (např. od arteriol ke kapilárám) se tlakový gradient výrazně zvyšuje. S rostoucím průměrem cévy (od kapilár k venulám) se tlakový gradient opět snižuje. To lze vysvětlit rychlými změnami hydrostatického tlaku uvnitř prekapilárních arteriol, které jsou způsobeny zúžením nebo rozšířením prekapilárního svěrače.
Naopak hydrostatický tlak na straně arteriol je relativně konstantní, dokud se cévy nepřiblíží průměru přibližně 40 μm. Proto je tlakový gradient v těchto cévách relativně nízký (viz obrázek 5.26, který ukazuje, že střední arteriální tlak je relativně stabilní v cévách větších než kapiláry na arteriální i venózní straně oběhu). Cévy s průměrem v rozmezí 40 μm by se obvykle nacházely jednu až dvě bifurkace před metarteriolou/předkapilárními svěrači. U arteriol o průměru 15-40 μm dochází k rychlému poklesu tlaku na přibližně 30 mmHg, což je spojeno s rychlým nárůstem tlakového gradientu v celé cévě. K tomuto rychlému poklesu dochází tak, že rychlost krve je dostatečně pomalá, aby v kapilárách mohla probíhat výměna živin a odpadních látek a zároveň aby krev rychle směřovala do kapilár. Všimněte si, že měrná odchylka středního arteriálního tlaku v kapilárách a venulách je mnohem nižší než v předkapilárních arteriolách (viz obrázek 5.26). V kapilárách (průměr od 5 do 10 μm) klesá tlak za normálních podmínek přibližně z 25 mmHg na nejvýše 20 mmHg. Tlakový gradient, který žene krev do kapilár, je však relativně velký, takže pohyb krve těmito cévami je efektivní. V rámci žilního oběhu tlak neustále klesá (přibližně na 0 mmHg v pravé síni), ale opět je mnohem pozvolnější a probíhá po celé délce žilního systému. Proto je tlakový gradient v rámci žilního/venózního systému mnohem nižší. V postkapilárních venulách (o průměru až 50 μm) není za normálních podmínek tlak vyšší než 15 mmHg.
Pokračujeme-li v diskusi o tlakovém gradientu v celém mikrovaskulárním řečišti, v malých kapilárních segmentech (délka 100-300 μm) je přibližně osminásobně vyšší tlakový gradient než v arteriolách a venulách (délka přibližně 2000 μm, průměr přibližně 40 μm). U metarteriol a postkapilárních venul (průměr přibližně 15 μm) je tlakový gradient 50 % tlakového gradientu v celých kapilárách. To naznačuje, že průtok směřuje do kapilár a poté se zpomaluje, aby byl dostatek času na výměnu živin. Připomeňme, že gradient může být velký, ale průtok bude přesměrován do mnoha malých kapilár, aby bylo perfundováno celé cévní lůžko.
Zkoumala se také změna tlaku v mikrovaskulárních lůžkách za hypertenzních a hypotenzních podmínek. Zajímavé je, že za obou podmínek byl střední hydrostatický tlak v kapilárách i tlakový gradient napříč kapilárami stejný jako za normálních podmínek. Také tlak (hydrostatický i tlakový gradient) uvnitř postkapilárních venul byl za těchto podmínek stejný jako za normálních podmínek. Hlavní změna byla pozorována v arteriolárním řečišti, kde byl tlakový gradient významně vyšší za hypertenzních podmínek nebo významně nižší za hypotenzních podmínek. To naznačuje, že metarterioly (a prekapilární svěrače) regulují průtok kapilární krve tak, aby byl udržován na normální úrovni, a výměna živin tak byla udržována na optimální úrovni. To také naznačuje, že oběhový systém je navržen tak, aby udržoval konstantní průtok mikrocirkulací nezávisle na středním arteriálním tlaku. To je poměrně významné a lze to považovat za mechanismus, který tlumí jakékoli změny tlaku před místem výměny v cévním řečišti.
Poslední významná změna tlaku v mikrovaskulárních lůžkách je založena na časových změnách od srdečního tlakového pulzu a šíření vln v cévním řečišti. Dosud diskutované hodnoty tlaku byly zprůměrovány napříč srdečním cyklem, a to provedením několika měření během celého srdečního cyklu. Během srdečního cyklu však hydrostatický tlak v mikrovaskulárních lůžkách osciluje v řádu 2 mmHg. Již dříve jsme uvedli, že hydrostatický tlak v kapilárách je přibližně 25 mmHg. To znamená, že během srdečního cyklu by se tlak pohyboval přibližně mezi 24 a 26 mmHg. Tyto časové změny nejsou tak významné ve srovnání s relativně stabilním tlakovým gradientem napříč cévami. Většinu údajů, které byly diskutovány v této části, shromáždil B. Zweifach a jeho výzkumná skupina v 70. letech 20. století
.