6.4 Distribuția presiunii de-a lungul paturilor microvasculare
S-a demonstrat că gradientul de presiune de-a lungul paturilor microvasculare este unul dintre cei mai critici parametri de fluid în reglarea fluxului de-a lungul acestor vase (viteza fluidului este atât de lentă în aceste vase încât mici modificări ale presiunii pot provoca modificări mari ale condițiilor de curgere, inclusiv viteza, tensiunea de forfecare și rata de forfecare). Gradientul de presiune de-a lungul paturilor microvasculare a fost măsurat experimental cu ajutorul a două sonde de debit introduse în diferite ramuri de-a lungul rețelei. Prin cunoașterea distanței dintre aceste sonde și a citirilor de presiune obținute de la sonde, se poate calcula un gradient de presiune. Pe măsură ce diametrul vasului de sânge scade de-a lungul rețelei vasculare (de exemplu, de la arteriole la capilare), gradientul de presiune crește semnificativ. Pe măsură ce diametrul vasului de sânge crește (de la capilare la venule), gradientul de presiune se reduce din nou. Acest lucru poate fi explicat prin schimbările rapide ale presiunii hidrostatice din interiorul arteriolelor precapilare, cauzate de constricția sau dilatarea sfincterului precapilar.
În schimb, presiunea hidrostatică din partea arteriolară este relativ constantă până când vasele de sânge se apropie de un diametru de aproximativ 40 μm. Prin urmare, gradientul de presiune de-a lungul acestor vase este relativ scăzut (a se vedea figura 5.26 care arată că presiunea arterială medie este relativ stabilă în vasele mai mari decât capilarele, atât pe partea arterială, cât și pe cea venoasă a circulației). Vasele cu un diametru în intervalul de 40 μm s-ar găsi de obicei la una sau două bifurcații în amonte de metarteriolele/sfincterele precapilare. Pentru arteriolele cu diametrul cuprins între 15 și 40 μm, există o scădere rapidă a presiunii până la aproximativ 30 mmHg, care este asociată cu o creștere rapidă a gradientului de presiune în tot vasul. Această scădere rapidă are loc astfel încât viteza sângelui să fie suficient de lentă pentru ca schimbul de nutrienți și deșeuri să aibă loc în interiorul capilarelor, în același timp în care sângele este direcționat rapid în capilare. Observați că variația manometrică a presiunii arteriale medii în capilare și venule este mult mai mică decât cea observată în arteriolele precapilare (vezi figura 5.26). În interiorul capilarelor (cu diametrul cuprins între 5 și 10 μm), presiunea scade de la aproximativ 25 mmHg la cel mult 20 mmHg, în condiții normale. Cu toate acestea, gradientul de presiune care conduce sângele în capilare este relativ mare, astfel încât mișcarea sângelui prin aceste vase este eficientă. În cadrul circulației venoase, presiunea scade continuu (până la aproximativ 0 mmHg în atriul drept), dar, din nou, aceasta este mult mai treptată, parcurgând întreaga lungime a sistemului venos. Prin urmare, gradientul de presiune este mult mai mic în interiorul venulelor/sistemului venos. În venulele postcapilare (diametru de până la 50 μm), presiunea nu este mai mare de 15 mmHg în condiții normale.
Pentru a continua discuția despre gradientul de presiune de-a lungul paturilor microvasculare, există o creștere de aproximativ opt ori a gradientului de presiune în interiorul segmentelor capilare mici (100-300 μm lungime) în comparație cu arteriolele și venulele (aproximativ 2000 μm lungime, aproximativ 40 μm diametru). În cazul metarteriolilor și venulelor postcapilare (aproximativ 15 μm diametru), gradientul de presiune este de 50% din gradientul de presiune în toate capilarele. Acest lucru sugerează că fluxul este direcționat în capilare și apoi încetinește pentru a permite suficient timp pentru schimbul de nutrienți. Reamintim că gradientul poate fi mare, dar fluxul va fi deviat în multe capilare mici pentru a perfuza întregul pat vascular.
S-a investigat, de asemenea, variația presiunii în paturile microvasculare în condiții hipertensive și hipotensive. Interesant este că, în ambele condiții, presiunea hidrostatică medie în interiorul capilarelor, precum și gradientul de presiune de-a lungul capilarelor a fost echivalent cu cel observat în condiții normale. De asemenea, presiunea (hidrostatică și gradientul de presiune) în interiorul venulelor postcapilare a fost aceeași în aceste condiții ca și în condiții normale. Schimbarea majoră a fost observată în cadrul vasculaturii arteriolare, unde gradientul de presiune a fost semnificativ mai mare în condiții hipertensive sau semnificativ mai mic în condiții hipotensive. Acest lucru sugerează că metarteriolele (și sfincterele precapilare) reglează fluxul sanguin capilar pentru a-l menține la niveluri normale, astfel încât schimbul de nutrienți să fie menținut la un nivel optim. Acest lucru sugerează, de asemenea, că sistemul circulator este conceput pentru a menține un flux constant prin microcirculație, independent de presiunea arterială medie. Acest lucru este destul de semnificativ și poate fi considerat ca un mecanism de amortizare a oricăror variații de presiune înainte de locul de schimb în cadrul vasculaturii.
Ultima variație majoră a presiunii în toate paturile microvasculare se bazează pe schimbările temporale de la pulsul de presiune cardiacă și propagarea undei în toată vasculatura. Valorile presiunii discutate până acum au fost mediate de-a lungul ciclului cardiac, prin efectuarea mai multor citiri pe parcursul întregului ciclu cardiac. Cu toate acestea, în timpul ciclului cardiac, presiunea hidrostatică se modifică în cadrul paturilor microvasculare oscilând de ordinul a 2 mmHg. Am afirmat anterior că presiunea hidrostatică în interiorul capilarelor este de aproximativ 25 mmHg. Acest lucru înseamnă că presiunea ar varia între aproximativ 24 și 26 mmHg în timpul ciclului cardiac. Aceste modificări temporale nu sunt atât de semnificative în comparație cu gradientul de presiune relativ stabil de-a lungul vaselor de sânge. Majoritatea datelor care au fost discutate în această secțiune au fost colectate de B. Zweifach și grupul său de cercetare în anii 1970.
.